TY - THES A1 - Kiefer, Janik T1 - KI-Tools im bionischen Innovationsprozess Analyse und Entwicklung eines kombinierten Ansatz N2 - Diese Bachelorarbeit erforscht die Einbindung öffentlich zugänglicher künstlicher Intelligenz (KI)-Tools in den Prozess bionischer Innovationen mit dem Ziel, einen sowohl effektiveren als auch einfallsreicheren Ansatz zur Implementierung biologischer Prinzipien in technische Lösungen zu schaffen. Vier Large Language Models – GPT-4.o, Gemini 2.0, Llama 3.3 und Claude 3.5 – werden anhand der Quality, Understandability, Expertise, Safety, and Trust (QUEST)-Methode (basierend auf der Bionikspirale gemäß VDI 6220 Blatt 2) bewertet, wobei Gemini 2.0 die beste Leistung erbringt. In einem prototypischen Versuch wird Gemini 2.0 in Kombination mit NotebookLM und Elicit genutzt, um die Filtrationsmechanismen aquatischer Organismen zu untersuchen. Die Resultate offenbaren, dass KI-Werkzeuge die Effizienz der Literaturrecherche und -analyse steigern und systematisieren. Außerdem werden neuartige Entwürfe für bionische Filtersysteme vorgeschlagen. Die Arbeit hebt die Möglichkeiten von KI-Instrumenten in der Bionik hervor, betont jedoch die zwingende Notwendigkeit menschlichen Fachwissens zur Interpretation, Validierung und Ableitung technischer Konzepte. Grenzen werden durch die eingeschränkte Fähigkeit der KI zur Schaffung biologischer Analogien und das Fehlen standardisierter Schnittstellen bestimmt. KW - Bionik KW - Künstliche Intelligenz Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:1010-opus4-47400 ER - TY - CHAP A1 - Wullweber, Moses-Gereon A1 - Uhrig, Martin A1 - Seidl, Tobias T1 - Von der Pflanzenstruktur zur Fahrzeugkühlung. Eine bionische Lösung zur passiven Luftregelung T2 - 11. Bionik-Kongress (24.-25.10.2025) in Bremen N2 - Die Zukunft automobiler Mobilität ist überwiegend elektrisch. Im Vergleich zu bestehenden Systemen ändern sich die Anforderungen an die Teilsysteme. Ein Luftstrom zur Kühlung von Komponenten wird nun vorwiegend benötigt, wenn das Auto steht (d. h. beim Laden) oder bei langsamen Geschwindigkeiten unter Volllast. Bisher werden in solchen Fällen aktiv angetriebene Lüfter verwendet, die Energie verbrauchen und Geräusche emittieren. Wir schlagen zur Komplexitätsreduktion ein passives adaptives System vor, das eine konvektionsgetriebene Kühlung ermöglicht. Das entwickelte System ist ein hoch adaptives Flachventil, das vom Hoftüpfel abgeleitet ist. Es wurde durch einen iterativen Designprozess entwickelt, der sowohl strukturelle als auch thermodynamische Simulationen einschloss. In Harthölzern und Koniferen ermöglichen Hoftüpfel den anspruchsvollen Transport vertikaler Flüssigkeiten, indem sie Schäden lokal begrenzen. Abhängig von der Struktur können sie sich bei plötzlichen Druckänderungen schließen und die Funktion von Ventilen übernehmen. Das Ergebnis des bionischen Entwicklungsprozesses ist ein flaches Ventil, das kostengünstig zu produzieren, langlebig, leicht, wartungsfrei und geräuschlos ist. Es ermöglicht das passive Umschalten der Luftstromerzeugung am Wärmetauscher der Kühlung zwischen natürlicher Konvektion oder einem aktiven Luftstrom, ohne dass komplexe Mess- und Steuersysteme erforderlich sind. Die geometrischen und materiellen Gestaltungsfaktoren ermöglichen eine einfache Anpassung des Ventils an die gewünschten Umschaltbedingungen während des Designprozesses. Hierfür wurden Festigkeitsprüfungen mit unterschiedlichen Materialien und Geometrien durchgeführt. Die auf dessen Basis erstellte Faustformel ist für Entwickelnde ein Hilfestellung, um ohne Finite-Elemente-Analysen die Geometrie und Materialien des Ventils auslegen zu können. KW - Bionik KW - Tüpfel KW - Ventil Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:1010-opus4-48423 ER - TY - JOUR A1 - Kunkel, Maria Elizete A1 - Sauer, Alexander A1 - Isaacs, Carlos A1 - Alcântara Ferreira Ganga, Thabata A1 - Fazan, Leonardo Henrique A1 - Keller Rorato, Eduardo T1 - Teaching Bioinspired Design for Assistive Technologies Using Additive Manufacturing: A Collaborative Experience JF - Biomimetics N2 - Abstract Integrating bioinspired design and additive manufacturing into engineering education fosters innovation to meet the growing demand for accessible, personalized assistive technologies. This paper presents the outcomes of an international course, “3D Prosthetics and Orthotics”, offered to undergraduate students in the Biomimetic program at Westfälische Hochschule (Germany), in collaboration with the 3D Orthotics and Prosthetics Laboratory at the Federal University of São Paulo—UNIFESP (Brazil). The course combined theoretical and hands-on modules covering digital modeling (CAD), simulation (CAE), and fabrication (CAM), enabling students to develop bioinspired assistive devices through a Project-based learning approach. Working in interdisciplinary teams, students addressed real-world rehabilitation challenges by translating biological mechanisms into engineered solutions using additive manufacturing. Resulting prototypes included a hand prosthesis based on the Fin Ray effect, a modular finger prosthesis inspired by tendon–muscle antagonism, and a cervical orthosis designed based on stingray morphology. Each device was digitally modeled, mechanically analyzed, and physically fabricated using open-source and low-cost methods. This initiative illustrates how biomimetic mechanisms and design can be integrated into education to generate functional outcomes and socially impactful health technologies. Grounded in the Mao3D open-source methodology, this experience demonstrates the value of combining nature-inspired principles, digital fabrication, Design Thinking, and international collaboration to advance inclusive, low-cost innovations in assistive technology. KW - bioinspired design KW - additive manufacturing KW - prosthetics and orthotics KW - technology for disability KW - engineering education KW - Bionik KW - 3D printing KW - assisstive technology Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:1010-opus4-48123 VL - 2025 IS - 10(6), Special Issue Bioinspired Designs for Additive Manufacturing in Advanced Engineering Applications SP - 1 EP - 22 PB - MDPI ER - TY - CHAP A1 - Hüfing, Henrike A1 - Seidl, Tobias A1 - Wullweber, Moses-Gereon T1 - Manuelle Programmierung eines 3D Druckers T2 - 5. Bionik-Workshop "Neue Wege zur Innovation" am 07.11.2024 in Bocholt N2 - Die Anwendung des "FullControll GCode Designer" vereinfacht den 3D-Druckprozess, indem er die 3D-Modellierung und den Einsatz eines Slicer-Programms überspringt und stattdessen direkt den G-Code erstellt. Die vorgefertigte Excel-Anwendung ermöglicht es, Objekte durch Angabe der Start- und Zielkoordinaten effizient Linie für Linie mit minimalem Eingabeaufwand zu programmieren, wobei verschiedene Druckparameter angepasst werden können, um unterschiedliche Effekte zu erzielen. In diesem Werk werden die Möglichkeiten und Grenzen des Designers erarbeitet. KW - 3D Druck KW - Bionik KW - GCode Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:1010-opus4-46311 ER - TY - CHAP A1 - Binder, Nele A1 - Hofmann, Leonard A1 - Killian, Matthias A1 - Stelzl, Daniel A1 - Seidl, Tobias ED - Kesel, Antonia B. ED - Löffler, Birte S. T1 - Falten, Öffnen, Stabilisieren: We Bionik Satellitenbremssegel verbessern kann T2 - Kongress 2023 - Tagungsband "Bionik: Patente aus der Natur" KW - Bionik Y1 - 2023 SN - 978-3-00-076671-8 SP - 178 EP - 183 PB - Gesellschaft für Technische Biologie und Bionik GTBB e.V., Bionik-Innovations-Centrums B-I-C der Hochschule Bremen, Bionik-Kompetenz-Netzes BIOKON e.V. CY - Saarbrücken ER - TY - CHAP A1 - Stachalski, Artur A1 - Martens, Phil A1 - Beismann, Heike ED - Kesel, Antonia B. ED - Löffler, Birte S. T1 - Biomechanische Untersuchungen zum Öffnungsmechanismus von verholzten Früchten der Gattung Hakea T2 - Bionik: Patente aus der Natur N2 - Die Arten H. sericea und H. salicifolia (Proteaceae) sind in Australien heimisch. Ihr natürlicher Lebensraum ist trocken und nährstoffarm, und sie sind regelmäßig Buschbränden ausgesetzt. Durch den Feuchtigkeitsverlust “schrumpft“ die Frucht und öffnet sich, wobei zwei Samen freigesetzt werden. Diese Arbeit vergleicht das Öffnungsverhalten von manipulierten Früchten, das Schwindmaß, die Öffnungskraft, den Elastizitätsmodul und die Druckfestigkeit der beiden Arten und untersucht den Einfluss verschiedener Gewebe auf die Öffnung. Es wird festgestellt, dass das Mesokarp hauptsächlich für das anisotrope Schwindverhalten verantwortlich ist. N2 - The species H. sericea and H. salicifolia (Proteaceae) are native to Australia. Their natural habitat is dry and nutrient-poor, and they are regularly exposed to bush fire. The loss of moisture causes the fruit to shrink and open, releasing two seeds. This paper compares the opening behaviour of the manipulated fruits, the shrinkage, opening force, Young's modulus and compressive strength of the two species, and discusses the influence of different tissues on opening. It is found that the mesocarp is mainly responsible for the anisotropic shrinkage behaviour. KW - Bionik Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:1010-opus4-42839 SN - 978-3-00-076671-8 SP - 162 EP - 167 PB - Meiners-Druck CY - Bremen ER - TY - CHAP A1 - Martens, Phil A1 - Beismann, Heike ED - Kesel, Antonia B. T1 - Untersuchung der Bruchflächen sich öffnender verholzter Früchte der Gattung Hakea zum Verständnis von Sollbruchstellen T2 - Bionik: Patente aus der Natur N2 - Hakea sericea und H. salicifolia sind strauch- bis baumförmige Arten der Familie Proteaceae. Ursprünglich aus Australien stammend, breiten sie sich zunehmend in Neuseeland, Portugal, Südspanien und Südafrika invasiv aus. In Portugal wurden beide Arten als Ziergewächs, Windschutz und Heckenpflanze eingeführt und verdrängen nun heimische Arten. Die erfolgreiche Etablierung der beiden Arten hängt mit der Ausbreitungsbiologie zusammen. Die Balgfrüchte zeigen eine ausgeprägte Serotinie und verbleiben oft über Jahre an der Mutterpflanze. Erst durch Waldbrände oder starke Austrocknung öffnen sich die Früchte und geben dabei zwei geflügelte Samen frei. Während der Öffnung deformieren sich die beiden Fruchthälften stark und reißen dabei zunächst über die Bauchnaht und anschließend über die Rückenseite auf. Dieses Öffnungsverhalten ist innerhalb der Proteaceae nur für die Gattung Hakea beschrieben und für Balgfrüchte, zu denen sie dennoch gezählt werden, ungewöhnlich. Die Bruchoberflächen der verschiedenen Gewebe zeigen dabei unterschiedliche Rauigkeiten. Die Gewebe der abaxialen Seite (Rückenseite) reißen dabei mit einer glatteren Bruchfläche als die Gewebe der adaxialen Seite (Bauchseite). In dieser Arbeit werden Rauheitsparameter der Bruchoberflächen auf zufälligen Profillinien mit einem Konfokalmikroskop für die verschiedene Gewebe der Oberflächen ermittelt. Das Propagieren des Risses durch die verschiedenen Gewebe wird anhand der Ausrichtung und Lage der Zellen in den beiden Seiten der Fruchthälften erläutert. Es wird diskutiert, inwieweit sich die unterschiedlich rauen Bruchoberflächen auf die Öffnung und die dafür nötigen Kräfte auswirken. Erste Ansätze zur Optimierung von technischen Sollbruchstellen werden vorgeschlagen. N2 - Hakea sericea and H. salicifolia are shrubby to arboreal species of the family Proteaceae. Originally from Australia, they are increasingly spreading invasively in New Zealand, Portugal, southern Spain, and South Africa. In Portugal, both species of this plant genus were introduced as ornamental, windbreak, and hedge plants and are now displacing native species. The successful establishment of both species is related to dispersal biology. The bellows fruits show a distinct serotiny and often remain on the parent plant for years. Only by forest fires or severe desiccation do the fruits open, releasing two winged seeds. During opening, the two halves of the fruit deform strongly, rupturing first across the ventral suture and then across the dorsal side. This opening behavior is described within the Proteaceae only for the genus Hakea and is unusual for bellows fruits, to which they are nevertheless counted. The fracture surfaces of the different tissues show different roughness. The tissues of the abaxial side (dorsal side) rupture with a smoother fracture surface than the tissues of the adaxial side (ventral side). In this work, different roughness parameters of the fracture surfaces are determined on random profile lines using a confocal microscope for the different tissues of the surfaces. Propagation of the fracture through the different tissues is explained based on the orientation and location of the cells in the two sides of the fruit halves. The extent to which the different rough fracture surfaces affect the opening and the forces required for it is discussed. First approaches for the optimization of technical predetermined breaking points are proposed. KW - Bionik Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:1010-opus4-42822 SN - 978-3-00-076671-8 SP - 147 EP - 152 PB - Meiners-Druck CY - Bremen ER - TY - CHAP A1 - Fischer, Matthias A1 - Wullweber, Moses-Gereon A1 - Beismann, Heike ED - Kesel, Antonia B. T1 - Untersuchung additiv gefertigter Modelle nach dem Vorbild sich öffnender verholzter Früchte der Gattung Hakea, zum Verständnis des Öffnungsmechanismus. T2 - Bionik: Patente aus der Natur N2 - Die verholzten Früchte der Art Hakea salicifolia öffnen sich bei Austrocknung, um Samen freizugeben. Der Öffnungsmechanismus könnte als Vorbild für selbstaktuierte Bewegungen von Bauteilen dienen. Um ihn zu verstehen, wird aus µCT-Scans einer getrockneten Frucht ein 3D-Modell generiert und additiv gefertigt, welches nur zwei Gewebetypen, nämlich Leitbündel und umgebendes Gewebe berücksichtigt. Druckprüfungen dieser Prüfkörper zeigen einen anisotropen E-Modul, der auf die Struktur der Leitbündel und den großen E-Modulunterschied der gewählten Materialien zurückzuführen ist. Die erhaltenen Daten sollen zur Verifikation eines FE-Modells herangezogen und dieses an das natürliche Vorbild angepasst werden, um die Öffnung der Früchte nachzuvollziehen. N2 - Woody fruits of the species Hakea salicifolia open when they dry out to release seeds. The opening mechanism could serve as a model for selfactuated movements of technical components. To understand this mechanism, a 3D model is generated from µCT scans of a dried fruit and additively manufactured, which considers only two types of tissue, namely vascular bundles and surrounding tissue. Compression tests of these specimens show an anisotropic Young's modulus, which is due to the structure of the vascular bundles and the large difference in Young's modulus of the chosen materials. The data obtained will be used to verify an FE model and to adapt it to the natural material in order to reproduce the opening of the fruit. KW - Bionik Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:1010-opus4-42818 SN - 978-3-00-076671-8 SP - 154 EP - 160 PB - Meiners-Druck CY - Bremen ER - TY - CHAP A1 - Sauer, Alexander T1 - Bionik in der Strukturoptimierung: Bauteilgestaltung nach dem Vorbild der Natur [Hannover Messe 2019] T1 - Biomimetic Structural Optimization T2 - Konferenz: Hannover Messe 2019, 01.-05. April 2019 in Hannover N2 - Einen Überblick der bionischen Strukturoptimierung zeigt Prof. Dr. Alexander Sauer in dem Vortrag "Bionik in der Strukturoptimierung (Biomimetic Structural Optimization)". KW - Bionik KW - Strukturoptimierung KW - Leichtbau Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:1010-opus4-36959 ER - TY - CHAP A1 - Sauer, Alexander T1 - Bionik in der Strukturoptimierung: Bauteilgestaltung nach dem Vorbild der Natur [Effizienz Forum Wirtschaft 2019] T2 - Konferenz: Effizienz Forum Wirtschaft 2019, 20. März 2019 in Bocholt N2 - Das härteste Wettbewerbsumfeld ist die Natur. Ein hoher Selektionsdruck führt dort zu Organismen, die mit geringem Aufwand besser an die herrschenden Bedingungen angepasst sind, als die Wettbewerber. Die hierzu verwendeten Strategien zum Materialeinsatz sind sehr effizient und als Strukturoptimierung abstrahiert auch in der Technik anwendbar. In diesem Vortrag werden Optimierungsmethoden und Vorgehensweisen für einen effizienten Materialverbrauch vorgestellt und diskutiert. KW - Bionik KW - Strukturoptimierung KW - Leichtbau Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:1010-opus4-36942 ER - TY - BOOK A1 - Sauer, Alexander T1 - Bionik in der Strukturoptimierung. Praxishandbuch für ressourceneffizienten Leichtbau KW - Strukturoptimierung KW - Leichtbau KW - Bionik KW - Topologieoptimierung Y1 - 2018 SN - 978-3-8343-3381-0 PB - Vogel Communications Group CY - Würzburg ER - TY - JOUR A1 - Rehme, Olaf A1 - Beismann, Heike A1 - Schmitt, Michael T1 - Bionik - Normung im Fokus. DIN-Normenausschuss Materialprüfung (NMP). Drei DIN-Normen zum Thema erschienen. JF - DIN-Mitteilungen + Elektronorm. Zeitschrift für deutsche, europäische und internationale Normung N2 - Mit Ausgabedatum Juli 2018 wurde die Norm DIN ISO 18457 "Bionik - Bionische Werkstoffe, Strukturen und Bestandteile (ISO 18457:2016) veröffentlicht. Aus diesem Anlass blicken wir auf die bisherigen Aktivitäten zurück, die zur Veröffentlichung von insgesamt drei grundlegenden Normen im Bereich der Bionik geführt haben. KW - Normung KW - Bionik Y1 - 2018 SN - 0722-2912 VL - 97 IS - 9 SP - 20 EP - 23 ER - TY - CHAP A1 - Bennemann, Michael A1 - Backhaus, Stefan A1 - Scholz, Ingo A1 - Park, Daesung A1 - Mayer, Joachim A1 - Baumgartner, Werner T1 - Determination of the Young´s modulus of the epicuticle of the smooth adhesive organs of Carausius morosus using tensile testing T2 - Konferenz: "Society for Experimental Biology (SEB)", 30. Juni - 1. Juli 2015 in Prag N2 - Adhesive organs like arolia of insects allow these animals to climb on different substrates by creating high adhesion forces. According to the Dahlquist criterion, arolia must be very soft exhibiting an effective Young's modulus of below 100 kPa to adhere well to different substrates. In previous studies the effective Young´s moduli of adhesive organs were determined using indentation tests yielding their structure to be very soft indeed. However, arolia show a layered structure, thus the values measured by indentation tests comprise the effective Young´s moduli of the whole organs. In this study, a new approach is illustrated to measure the Young´s modulus of the outermost layer of the arolium, i.e. of the epicuticle, of the stick insect Carausius morosus by tensile testing. Due to the inner fibrous structure of the arolium tensile tests allow the characterisation of the overlying epicuticle. KW - adhesion KW - stick insects KW - Young´s modulus KW - Gespenstschrecken KW - Haftorgan KW - Elastizitätsmodul KW - Bionik Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:1010-opus4-7000 ER - TY - CHAP A1 - Bennemann, Michael A1 - Seidl, Tobias A1 - Baumgartner, Werner T1 - Biomimetic adhesion device holder for easy detachment T2 - Konferenz: Bionik Kongress 2016 "Patente aus der Natur", 21.-22. Oktober 2016 in Bremen N2 - Adhesive organs enable insects to reversibly adhere to substrates even during rapid locomotion. In this process a very fast but reliable change of adhesion and detachment is realised. The stick insect Carausius morosus detaches its adhesive organs by peeling them off the substrate, meaning little areas of the adhesive organs are detached one after another. For such a detachment mechanism low pulling forces are needed. A detachment mechanism as peeling seems also for artificial adhesion devices to be the easiest and the most effortless mechanism for detachment. However, artificial adhesion devices mostly exhibit a solid backing layer preventing effortless peeling. To lift up and detach a small area at the corner of an adhesion device the backing layer has to be tilted, resulting in a deformation of the whole adhesion device, which requires high forces. Subdividing the backing layer into small subunits allows a detachment of a small area at the corner of the adhesion device without deforming the rest of the adhesion device. Thereby, less force is needed to initiate and to complete detachment. To realise an easy detachment of artificial adhesion devices we constructed a holder, which gradually detaches an adhesion device from two sides off the substrate. During normal loading the subunits of the holder interlock with each other so that the pulling force is equally distributed over the whole contact area of the adhesion device ensuring maximal adhesion force. In addition, the holder can be used to increase adhesion during application of the adhesion device. When brought into contact with the substrate with lifted sides, which are lowered subsequently, air trapping is prevented and hence the area of contact can be maximised. KW - Biomimetics KW - adhesion KW - stick insects KW - Bionik KW - Gespenstschrecken KW - Haftorgan Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:1010-opus4-6749 ER - TY - CHAP A1 - Bennemann, Michael A1 - Seidl, Tobias A1 - Baumgartner, Werner T1 - Biomimetic adhesion devices along the lines of the adhesive organs of stick insects T2 - Konferenz: Beilstein Nanotechnology Symposium 2016: Biological and Bioinspired Adhesion: From Micro- to Nanoscale, 27.-29. September 2016 in Potsdam N2 - Design, construction and testing of biomimetic adhesion devices along the lines of the adhesive organs of stick insects KW - adhesion KW - Gespenstschrecken KW - Haftorgan KW - Bionik KW - stick insects KW - biomimicry Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:1010-opus4-5095 ER -