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Schule Expedition ins Tierreich

Autohersteller suchen in der Natur immer öfter Inspirationen für innovative Fahrzeugtechnologien

Der zartgelbe Kofferfisch wirkt mit seinem klobigen Knochenpanzer nicht wie ein Vorzeigebeispiel für stromlinienförmige Eleganz. Die Ingenieure des Mercedes-Benz Technology Centers (MTC) und der Daimler-Chrysler-Forschung waren selbst überrascht, als sie auf der Suche nach einem geeigneten Naturvorbild für eine geräumige Pkw-Karosserie die „Aerodynamik“ des exotischen Meeresbewohners untersuchten. Trotz seiner kantigen Erscheinung besitzt der kleine Tropenfisch geradezu perfekte Eigenschaften für den Automobilbau – Manövrierfähigkeit und beste Windschnittigkeit.

Die „Weisheit der Natur“ als Ideengeber für innovative Technologien zu nutzen, ist nun alles andere als ein neues Prinzip – man denke nur an Leonardo da Vinci, der sich für seine genialen Erfindungen oft von der Tierwelt inspirieren ließ. Doch dank moderner Computertechnik haben sich die Imitationsmöglichkeiten deutlich erhöht. Die so genannte Bionik – eine Wortschöpfung aus den Begriffen Biologie und Technik – entwickelt sich zur vielversprechenden Fachrichtung der Zukunft. Fledermäuse werden zur Inspiration für Ultraschallgeräte, Haihäute liefern Ideen zur Verbesserung von modernen Textilien, Delfingesänge ermöglichen nützliche Erkenntnisse für die Unterwasserkommunikation oder Pinguine werden zu Ideengebern für die Gestaltung formschnittiger Wasserfahrzeuge.

Die Potenziale bionischer Verfahren stehen auch beim Automobilbau erst am Anfang. Nicht nur windschnittige Karosserien und effiziente Details wie Schmutz abweisende, selbstreinigende Anstriche – auch bekannt als Lotusblüteneffekt – werden durch die Zusammenarbeit mit der Natur möglich. Vor allem bei Leichtbaukonzepten setzt sich ein in zigtausend Jahren Evolutionsgeschichte entwickeltes Konstruktionsprinzip durch: die bei Knochenstrukturen von Lebewesen praktizierte Bauökonomie, mit einem Minimum an Materialeinsatz ein Maximum an Festigkeit zu erzielen. Auf den Automobilbau übertragen nennt sich dieses Verfahren „SKO-Methode“ (Soft Kill Option).

Im deutschen Pavillon „Bioni“ auf der Weltausstellung in Aichi (Japan) im vergangenen März stellte BMW ein mit der „SKO-Methode“ gebautes Ansaugrohr für Dieselmotoren vor, das vierzehn Prozent weniger Luftwiderstand bot als das bisherige. Bei der neuen Aluminiumfelge des Motorrads K 1200 S von BMW kam die „SKO-Methode“ ebenfalls zum Einsatz. Auch die Konstruktion von Achsen gewinnt durch dieses Verfahren, bei dem analog zu einem simulierten Knochenwachstum nicht belastetes Material entfernt (gekillt) und besonders beanspruchte Stellen verstärkt werden, an Robustheit, Leichtigkeit und Flexibilität. Beim „Bionic Car“ von Mercedes-Benz nutzten die Ingenieure ebenfalls die „SKO-Methode“. Damit ließ sich das Gewicht um rund 30 Prozent verringern, ohne, dass das Auto Einbußen bei Stabilität, Crashsicherheit und Fahrdynamik bekam.

Anders als den Erfindern der Stromlinienform in den 30-er Jahren, die ebenfalls ihr Vorbild im organisch Bewährten fanden, ging es den Ingenieuren von Mercedes-Benz allerdings weniger um funktionale Ästhetik, als um Effizienz und Umweltfreundlichkeit. Das „Bionic Car“ könnte auf dem ersten Blick auch einem Riesenaquarium entsprungen sein. Kandidat für einen Schönheitspreis ist es keinesfalls.

Mit der Verwandlung des Kofferfisches zum alltagstauglichen Leichtbauauto gelang es Mercedes-Benz aber erstmalig, auf Konstruktionsideen der Natur nicht nur für Detaillösungen zurückzugreifen, sondern das Vorbild Natur als Ganzes umzusetzen. Selbst bei der Gestaltung des Cockpits ließ man sich vom Kofferfisch inspirieren. Die Fahrzeugkarosserie des 4,24 Meter langen, 1,81 Meter breiten und 1,59 Meter hohen „Bionic Cars“ unterbietet dank des tellergroßen Tropenfisch-Vorbilds, dessen Form nahezu eins zu eins übersetzt wurde, den Luftwiderstandsbeiwert heutiger Kompaktwagen um mehr als 65 Prozent.

Zur innovativen Sensation macht das „Bionic Car“ jedoch erst die Symbiose von Naturweisheit und modernster Technik. So ist das Konzeptfahrzeug mit einem 103 kW (140 PS) starken Diesel-Direkteinspritzer ausgestattet, der neben Partikelfilter auch die neuartige „SCR-Technologie“ (Selective Catalytic Reduction) besitzt. Hier werden Stickoxide (Nox) durch Zuführung von wässerigen Harnstoffen in die Abgasanlage in unschädliches Stickstoff und Wasser verwandelt, so dass der moderne CDI-Motor die strengen EU-4 Abgaslimits unterschreitet. Der Verbrauch des Konzeptfahrzeugs liegt bei nur 4,3 Liter je 100 Kilometer.

Im Alltag wird dieses Gefährt allerdings nicht zum Einsatz kommen. Es ist ein reines Konzeptfahrzeug. Eventuell werden einzelne Ideen in Zukunft in Alltagstechnik umgesetzt – wie die SKO-Methode, die SCR-Technologie bei Dieselmotoren oder die aerodynamische Form.

Obwohl die Kreuzung von Kofferfisch und Automobil an Seltsamkeit kaum zu überbieten ist, darf man gespannt sein, welche Anleihen bei der Natur in Zukunft noch auf dem Plan bionischer Entwicklungspotenziale stehen. Als Reservoir für nachhaltige Zukunftsvisionen scheint Mutter Natur auf jeden Fall unerschöpflich.

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