Von der Natur zu nachhaltigen Innovationen
Wenn Technik von der Natur lernt, entsteht mehr als Effizienz – es entstehen Lösungen mit Zukunft.

Die Biologisierung der Technik erschließt das enorme Innovationspotenzial biologischer Prinzipien für nachhaltige Anwendungen in Industrie und Biomedizin. Ziel ist es, natürliche Funktionsweisen gezielt auf technische Herausforderungen zu übertragen – für Materialien, Prozesse und Produkte, die leistungsfähig, ressourcenschonend und anpassungsfähig sind.

Von der Idee zum bioinspirierten Produkt

Am Anfang steht der Perspektivwechsel: Statt technische Probleme rein ingenieurwissenschaftlich zu lösen, richtet die Biologisierung den Blick auf die Natur. Denn Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen meistern seit Jahrmillionen Herausforderungen, die technischen Problemstellungen oft verblüffend ähneln.

 

Der Weg zum innovativen Produkt verläuft in mehreren Schritten:

  1. Screenen nach biologischen Vorbildern:
    Biologische Systeme mit relevanten Eigenschaften oder Mechanismen werden identifiziert – z. B. hinsichtlich Energieeffizienz durch Reibungsreduktion oder Langlebigkeit durch Strukturfestigkeit oder Selbstreparatur.

  2. Verstehen:
    Die zugrunde liegenden biologischen Wirkprinzipien werden analysiert und in ihrem funktionalen Kontext durchdrungen.

  3. Abstrahieren und Übertragen:
    Das biologische Prinzip wird auf die technischen Anforderungen und Rahmenbedingungen zugeschnitten, ohne seinen funktionalen Kern zu verlieren.

  4. „Materialisieren“:
    Schließlich stellt sich die Frage: Welche Werkstoffe, Fertigungsverfahren oder neuen Materialkonzepte ermöglichen eine funktionierende und gleichzeitig nachhaltige Umsetzung?

Die Biologie liefert hierbei funktionale Vorbilder und systemische Lösungsansätze: multifunktional, adaptiv, effizient.


Nachhaltigkeit beginnt bei der Funktion

Biologische Systeme funktionieren ressourceneffizient, weil sie es müssen – Evolution ist ein permanenter Optimierungsprozess unter realen Umweltbedingungen. Genau hier liegt das Nachhaltigkeitspotenzial bioinspirierter Technik:

  • Energieeffizienz durch intelligente Strukturprinzipien, z.B. zur Reibungsreduktion

  • Langlebigkeit durch adaptive Systeme, z.B. selbstreparierende Materialien

  • Ressourcenschonung durch materialintegrierte Lösungen, bei denen Material und Funktion Hand in Hand gehen, z.B. Leichtbaulösungen

  • Recyclingfähigkeit durch natürliche Kreislaufvorbilder, z.B. bestehend aus wenigen Bausteinen

Funktionalität und Nachhaltigkeit werden dabei nicht getrennt, sondern zusammen gedacht. Vom Werkstoff bis zur Wiederverwertung rückt die Biologisierung den gesamten Lebenszyklus eines Produkts in den Fokus: 
Nachhaltigkeitseffekte ergeben sich zumeist direkt aus einer bioinspirierten Funktion, wie beispielsweise bei der Selbstreinigung oder Reibungsreduktion. Die Auswahl des Materials selbst stellt auch bereits einen wichtigen Hebel dar; so ist der CO2-Footprint der Produkte zu 60-90% vom eingesetzten Material abhängig.


Biologisierte Technik in der Medizin

In der Biomedizintechnik stehen Effektivität und Sicherheit im Vordergrund – insbesondere bei der direkten Anwendung am Menschen, beispielsweise bei Implantaten, Sensorik oder Prothesen. Biologische Prinzipien liefern hier wichtige Impulse für eine menschenzentrierte Technik, die sich in das physiologische System einfügt und die biologischen Prozesse unterstützt, statt sie zu stören.

Dabei wird nicht nur untersucht, wie die einzelnen „Bauteile“ des Körpers chemisch und physikalisch aufgebaut sind, sondern auch, wie sie miteinander interagieren und welche physiologischen Prozesse zwischen ihnen ablaufen. Auf dieser Grundlage werden Hightech-Materialien erforscht und entwickelt, die biologische Prinzipien technisch abbilden und dadurch die sichere und effektive Integration in den Organismus fördern – langlebig, schonend, effektiv.


Fazit: Technik neu denken – inspiriert von der Natur

Biologische Prinzipien bieten eine enorme Chance für eine zukunftsfähige, verantwortungsvolle Technik. Sie schaffen die Grundlage für Produkte, die funktional überlegen, ökologisch tragfähig und gesellschaftlich relevant sind.

Biologisierung ist mehr als eine Methode – sie ist ein Zukunftsansatz für Innovation, Nachhaltigkeit und Lebensqualität. 

Biologisierung der Technik
Gefördert vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt - FKZ: 13XP5205

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