Aachen: Vom Eulenflügel zum Flugzeugflügel

Aachen : Vom Eulenflügel zum Flugzeugflügel

Können fast 500 Kinderuni-Teilnehmer, die im Hörsaal Audimax sitzen, mucksmäuschenstill sein? Sie können. Am Freitag nämlich, als Hermann Wagner, 59, eine Schleiereule mit in den Saal gebracht hat. Da sitzen die jungen Nachwuchsforscher still auf ihren Plätzen und beobachten das Tier. Genau das macht auch der Professor vom Lehrstuhl für Zoologie und Tierphysiologie an der RWTH Aachen.

Bioniker wie Wagner schauen sich genau an, was die Natur an einfallsreichen Konstruktionen zu bieten hat. Im Fall der Eule ihren lautlosen Flug und ihre Fähigkeit, Schall zu lokalisieren. Und dann versuchen die Forscher, das in technischen Anwendungen nachzuahmen. In der Kinderuni stellt Wagner, ohne viel Wissen vorauszusetzen, die Eule als lautlose Jägerin vor. Im Interview spricht er über die Bionik und ihre Grenzen.

Eine Schleiereule in der Kinderuni mit Professor Hermann Wagner: Dessen Mitarbeiterin Dana Zähringer beruhigt das Tier im Hörsaal Audimax. Foto: Harald Krömer

Als Bioniker beobachten Sie die Natur genau und bauen aus dem Gesehenen etwas nach für die Technik. Kupfern Bioniker einfach nur ab, Herr Professor Wagner?

Wagner: Die Bionik ist nicht nur Abkupfern, denn man muss das Prinzip dahinter verstehen, es abstrahieren, und an die technischen Gegebenheiten anpassen. Es geht um Prinzipien, die die Natur erfunden hat. Es geht nicht nur um das Abkupfern, das wäre zu kurz gegriffen. Es muss eine Übertragung stattfinden.

Was erfinden Sie denn als Bioniker?

Wagner: Wir haben den Mechanismus der Schalllokalisation aus dem Gehirn der Eule auf einen Roboter übertragen. Und wenn wir den geräuschunterdrückenden Flügel der Eule besser verstehen, werden wir auch einen leiseren Tragflügel entwickeln können.

Warum schafft die Natur Dinge, die uns nicht einfallen?

Wagner: Sehr interessante Frage. Um sie zu beantworten, braucht man ein bisschen biologisches Wissen. In der Natur findet Evolution statt. Das heißt, es laufen die Prozesse von Mutation (Veränderung) und Selektion (Auswahl) ab. Mutation und Selektion führen dazu, dass Prozesse optimiert werden. Die Natur hatte Millionen oder sogar Milliarden Jahre Zeit für diese Optimierungsprozesse. Der Prozess ist zunächst ungerichtet, bringt aber trotzdem überraschende Lösungen hervor, auf die man durch Nachdenken nicht kommt. Die Natur hat unheimliche viele Lösungen ausprobiert, die beste bleibt übrig. Wenn wir nachdenken und überlegen, was könnte das Beste sein, dann ist es manchmal nicht das Beste. Beispiel ist der Lotuseffekt (siehe Infokasten). Viele dachten, man braucht eine glatte Oberfläche, aber das ist nicht der Witz der Sache.

Wer war denn eigentlich der erste Bioniker?

Wagner: Das war Professor Werner Nachtigall aus Saarbrücken. Der hat das Wort „Bionik“ Ende der 60er Jahre miterfunden und hat es populär gemacht. Er hat sich mit Vogel- und Insektenflug beschäftigt. Nachtigall hat immer betont, dass wir von der Natur lernen können. Ohne Herrn Nachtigall gäbe es die Bionik nicht.

Gerade erforschen Sie mit Ingenieuren den lautlosen Flug der Schleiereule. Sie wollen entschlüsseln, wie sie das schafft und später daraus geräuschreduzierte Tragflächen für Flugzeuge entwickeln. Wann schätzen Sie, können Sie diese Tragflächen bauen?

Wagner: Die erste Frage ist, ob das überhaupt funktioniert. Denn Flugzeuge sind ja soviel größer als Eulen. Es gibt ein Maß, die sogenannte Reynolds-Zahl, das sagt, dass Geräte, die die gleiche Reynolds-Zahl haben, sich gleich verhalten. Leider ist die Reynoldszahl des Eulenflügels deutlich kleiner als die eines Flugzeugflügels. Es ist also die Frage, ob man da überhaupt die Abstraktion machen kann vom Eulenflügel zum Flugzeugflügel.

Es gibt also doch Grenzen, an die Sie als Bioniker stoßen, wenn Sie aus der Natur etwas nachahmen wollen.

Wagner: Natürlich gibt es Grenzen der Übertragung, etwa was die Flugzeugtragflächen angeht. Mein Kollege Professor Wolfgang Schroeder vom Aerodynamischen Institut und ich sind aber der Meinung, dass es versucht werden sollte. Wir erwarten eine Realisierung allerdings eher in 20 Jahren als in fünf Jahren.

Auf der anderen Seite gibt es schon Ansätze aus der Bionik, die in der Industrie funktionieren.

Wagner: Es gibt zum Beispiel ein Unternehmen, das die Flügel der Eule als Vorbilder für ihre Ventilatoren benutzt. Da macht man sich nach dem Vorbild der Eule kammartige Strukturen für die Flügel zu nutze, die geräuscharm sind. Und dann gibt es im Gegensatz zu den Flügeln und der Strömung auch Dinge, die man ohne Probleme hochskalieren kann. Ein Getreidehalm ist Leichtbauweise, das kann man hochskalieren auf ein Hochhaus.

In der Bionik kommen Wissenschaftler aus allen Disziplinen zusammen. Was fasziniert Sie daran?

Wagner: Mich fasziniert die Interaktion von Grundlagenforschung und angewandter Forschung. Jeder Teil gibt sein Bestes dazu und trägt damit zu Neuentwicklungen bei. Die Interaktion verschiedener Fachrichtungen macht den Reiz der Bionik aus. So finden etwa auch Architekten interessante Dinge in der Natur und sprechen mit anderen Fachrichtungen. Jeder kann davon profitieren.

Und in welchen Erfindungen steckt die Natur eben gerade nicht?

Wagner: Natürlich gibt es Erfindungen, in denen die Natur nicht als Vorbild steckt. Die ganze Mathematik letzten Endes. Und auch im Automotor steckt keine Biologie, die ganze Kompression hat nichts mit Biologie zu tun.

Was wünschen Sie sich, dass die Kinder aus Ihrer Vorlesung lernen?

Wagner: Ich wünsche mir, dass sie die Begeisterung für Natur mitnehmen und die Erkenntnis, dass man aus der Natur viel lernen kann auch für das alltägliche Leben. Weil man nämlich das, was die Natur erfunden hat, auch anwenden kann.

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