Die Natur ist oftmals ein ideales Vorbild. An Ideen für Produkte mit naturentlehnten Prinzipien mangelt es nicht. Jedenfalls in der Wissenschaft.

„Tödlicher Unfall bei VW – Roboter tötet Arbeiter“ titelten vor ziemlich genau einem Jahr die Zeitungen. Ein 22-jähriger Arbeiter war von einem Werksroboter gegen eine Metallplatte gedrückt worden und an den Verletzungen gestorben. Derart schwere Unfälle künftig zu verhindern, ist die Motivation von Jan Röhlinger, Gründer von Bionic Robotics. Das Kernprodukt der 2010 gegründeten Firma ist der Roboterarm BioRob. Sein Aufbau wurde von der Natur inspiriert:

„Von einem menschlichen Arm getroffen zu werden verletzt vergleichsweise wenig“, sagt Röhlinger (33). Denn der Muskeln sei nicht im Gelenk gelagert, sondern durch Sehnen mit ihm verbunden. Bei klassischen Industrierobotern hingegen lagere der „Muskel“, sprich der Motor, oft weit vorne, quasi im Gelenk. Erst durch diese ungünstige Massenverteilung einfalte der Arm eine gefährlich starke Kraft. Beim BioRob liegt der Motor aber sozusagen in der Schulter. „Daher gibt es schlimmstenfalls einen blauen Fleck“, sagt Röhlinger.

Der Leichtbau-Roboter aus Darmstadt ist inzwischen in Industrie- und Forschungsanlagen rund um die Welt im Einsatz: Brasilien, USA, Portugal, Schweiz, Österreich, Deutschland. Auch aus Dänemark und Fernost kämen Anfragen. Der Umsatz liegt nach Unternehmensangaben im siebenstelligen Bereich.

Natur-Evolution als perfektes Entwicklerteam

Mit der Idee, Funktionsweisen aus der Natur auf Produkte zu übertragen, ist Bionic Robotics nicht alleine. Schon Leonardo da Vinci und Otto Lilienthal galten Vögel als Vorbilder für Flugzeuge. Unter den Stichworten „Bionik (Biologie und Technik), Biomimicry oder Biomimetik (Biologie und Mimesis = Nachahmung) oder auch dem weitgefächerten „bio-inspired“ finden sich inzwischen verschiedenste Anwendungsideen mit Naturvorbild. Das bekannteste Beispiel ist die Lotusblüte, deren Eigenschaft, Wasser und Schmutzpartikel abperlen zu lassen, für selbstreinigende Oberflächen genutzt wird.

Doch es gibt noch weit mehr Beispiele: Solarpanels, deren Speichermodule Blättern nachempfunden sind. Windturbinen und Hubschrauber gebaut nach Form der Buckelwalflosse. Gebäude mit Klimasystemen ähnlich denen von Termitenhügeln. Kleber, der nach Vorbild von Miesmuscheln-Sekreten entwickelt wurde. Glasfassaden, die wie Spinnennetze UV-Strahlen reflektieren, damit Vögel sie wahrnehmen statt dagegen zu fliegen. Schiffe, die wie Delphine kommunizieren. Schwimmanzüge, die Haihaut ähneln. Roboter, die sich wie fleischfressende Pflanzen selbst von Insekten ernähren sollen. Materialien und gar ganze Brücken, die sich wie menschliche Hautwunden selbst heilen.

In Robotik und Sensorik, Design und Architektur, Leichtbau und Materialwissenschaft – überall finden sich Ideen für aus der Natur entlehnte Funktionsweisen. „Über die Natur zu lernen ist eine Sache, von ihr zu lernen – das ist der entscheidende Ansatz”, meint die Wissenschaftlerin Janine Benyus, die durch ihr 1997 erschienenes Buch “Biomimicry – Innovation inspired by Nature” zum Vorreiter der modernen Bewegung wurde. Was die Natur über Milliarden von Jahren perfektioniert hat, kann kein menschliches Entwicklerteam schaffen, so die Annahme.

Gründungsideen versauern an Hochschulen

In der Naturinspiration liegt selbstverständlich auch großes Wirtschaftspotential. Das kalifornische Fermanian Business & Economic Institute an der Point Loma Nazarene Universität in San Diego schätzt, dass Biomimicry bis zum Jahre 2030 weltweit 1,6 Billionen US-Dollar zum Weltbruttosozialprodukt beiträgt. Das Feld sei eine wahre Fundgrube für Innovationen. Die Firmen verdoppelten ihren Umsatz jährlich. Umso erstaunlicher ist es, dass viele Ideen ungenutzt bleiben.

„In Deutschland gibt es vielleicht eine Handvoll Start-ups, die sich mit Bionik beschäftigen“, sagt die Biologin Antonia Kesel, leitende Professorin eines Bionik-Studienganges an der Hochschule Bremen und Vorsitzende des Vereins Biokon, der Wissenschaftler und Unternehmen im Bereich der Bionik miteinander vernetzt. Zwar steht laut Kesel längst nicht auf jedem bionisch-inspirierten Produkt Bionik drauf (der Zusatz ist ihrer Meinungen nach sogar eher ein Marketing-Gag), aber Gründungen gäbe es nur wenige.

Bionikideen sind in der Forschung zwar schon viele entwickelt worden, doch-die Patente bleiben laut Kesel meist an den Hochschulen hängen. Der Bund hat seit 2003 etliche Millionen in die Bionik-Forschung gesteckt. Die Hochschulen vergäben die Entwicklungen aber höchstens in Lizenz an große Unternehmen. „Wissenschaftler sind eben nicht die Klientel, die sich selbstständig machen möchte“, meint Kesel. Sie selbst hätte ebenfalls kein Interesse daran.

Einige Forschungsinstitute vermarkten ihre Ideen zwar, etwa das Helmholtz-Zentrum für Polar-und Meeresforschung mit einem an Plankton orientierten Leichtbaumaterial namens Elise. Das Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO bieten sich als Berater für eine „Bionikpotenzialanalyse“ an. Doch tatsächlich lassen sich kaum Marktstudien finden. Als Trendbarometer der Branche gilt der Da-Vinci-Index, der aber keine Wirtschaftsindikatoren zu einem Index vereint, sondern die Anzahl wissenschaftlicher Publikationen, Patente und bewilligter Forschungsfördermittel.

Spendable Investoren

So kommt es auch, dass der BioRob 13 Jahre lang vor sich hinvegetierte, ehe er von Jan Röhlinger an den Markt gebracht wurde. Denn Röhlinger ist zwar der Gründer von Bionic Robotics, aber nicht der Erfinder des Sehnen-Roboters. Die Idee hatte der Saarbrücker Biologieprofessor Bernhard Möhl bereits 1997. Doch ein paar Jahre gingen ins Land, bis er auf einer Konferenz den Darmstädter Informatikprofessor Oskar von Stryk kennenlernte und anschließend mit ihm einen ersten Prototyp baute.

Ein paar weitere Jahre verliefen mehr oder weniger ereignislos, bis der gründungsinteressierte Maschinenbaustudent Jan Röhlinger sich auf die Suche nach spannenden Geschäftsideen machte und dabei BioRob entdeckte. Das Unternehmen haben die beiden Professoren mitgegründet, doch nur Röhlinger ist aktiv tätig. Seed-Investoren wie der Hightech-Gründerfonds und die Dr. Schulze Consulting waren rasch gefunden. Inzwischen hat das Unternehmen die Series-A-Finanzierungsrunde mit einer siebenstelligen Investition abgeschlossen und beschäftigt 20 Mitarbeiter.

Großunternehmen schöpfen Wissen ab?

Während die Marktumsetzung bei BioRob lange daran scheiterte, dass niemand da war, der sie in die Hand nahm, harkt es bei anderen Ideen an finanzieller und organisatorischer Unterstützung. Als Adrienne Finzsch merkte, dass ihr Vordiplom-Projekt in der Öffentlichkeit auf großes Interesse stieß, wurde ihr das Gründungspotenzial schnell klar. „Aber als Studentin hatte ich weder Geld noch Möglichkeiten, eine Gründung zu verfolgen und ich wurde dabei auch nicht von meiner Hochschule unterstützt“, berichtet Finzsch. Das Projekt gewann mehrere Design-Preise und wurde dadurch medial bekannt. Doch die Hochschule beteiligte sich nicht mal bei der Patentanmeldung. Dabei ist die Idee von Finzsch nicht nur ökonomisch interessant, sondern auch sozial.

Was die Industriedesignerin entwickelt hat, ist ein Abwurfsystem für Hilfsgüter in Krisengebieten. Bisher kommen viele Hilfsgüter, die aus einem Flugzeuge abgeworfen werden, nicht bei den Adressanten an, da sie durch den Aufprall zerstört werden. Der „Emergency Airdrop“ landet hingegen sanft. Wie das funktionieren kann, hat sich Finzsch bei Ahornbäumen abgeschaut. Denn beim Baum hängt schließlich seine Fortpflanzung davon ab, dass abgeworfene Samen sicher landen. „Ahornsamen haben einen Kern (den Samen), der den Schwerpunkt bildet und einen darum rotierenden Flügel“, erläutert Finzsch. Der durch den Rotationsflug erzeugte Auftrieb senke die Fallgeschwindigkeit. Daher ist auch der Airdrop mit Flügeln ausgestattet. Das sei wesentlich günstiger als Fallschirme.

Klingt spannend, dachten sich nicht nur Designpreis-Jurys und die sozialinteressierte Öffentlichkeit, sondern auch einige Großunternehmen: Airbus und Bayer Material Science luden die damalige Studentin zu Vorträgen ein und lauschten interessiert. Doch Airbus soll erst am Ende gesagt haben, dass man leider keine sozialen Projekte fördere. Bayer wollte das System aus Kunststoff herstellen statt wie von Finzsch entwickelt aus umweltfreundlicher wasserabweisender Pappe. „Danach war ich ernüchtert“, sagt Finzsch.

Das alles war 2010. Doch bis heute ist der Emergency Airdrop nur als Kunstprojekt umgesetzt worden, statt die Welt zu verbessern. Seine Erfinderin ist keine Unternehmerin sondern Angestellte beim Design Forum Rheinland-Pfalz „Das System funktioniert, aber jemand müsste investieren, um es mit einem interdisziplinären Team aus Ingenieuren, Aerodynamikern und Designern markttauglich umzusetzen“, sagt Finzsch.

Weltmarktführer mit Beratung statt Produkten

Es scheint wie ein Schlaraffenland, in dem kaum einer den Mund aufhalten mag. Das Fermanian Institute konstatiert: „Investoren haben Bioinspiration noch nicht zu in einem bedeutenden Ausmaß wahrgenommen, da die Bekanntheit immer noch eingeschränkt ist.“ Ähnlich wie früher bei der Biotechnologie. Auch Professorin Kesel hält das Marktpotenzial von Bionik-Produkten für „immens“. Die USA seien willens, in den nächsten Jahren enorm Geld in die Hand zu nehmen. In China sei das schon der Fall. Japan ist besonders bei Robotik stark aufgestellt, unter anderem weil in einer alternden Gesellschaft Roboter als Helfer bedeuteter werden. „Doch Deutschland darf sich ganz selbstbewusst auf die Fahne schreiben, Weltmarktführer in der Bionik zu sein – noch“, meint Kesel. Weltmarktführer in der wissenschaftlichen Diskussion und Ideenschmiede, wohl bemerkt.  (Wobei im weiteren Feld der Bioinspiration laut Da-Vinci-Index die meisten wissenschaftlichen Artikel aus den USA und China stammen, mit Deutschland auf Platz 3.)

Selbst bei der „Handvoll Start-ups“ der Branche handelt es sich – laut Kesel – selten um Produzenten, sondern vor allem um Beratungen. Eine davon ist Syno. Oder besser gesagt, möchte Syno gerne sein. Denn das Paderborner Start-up für „naturinspirierte Optimierung“, das Unternehmen helfen will, mit Naturvorbildern Lösungen für technische Probleme zu finden, steht noch ganz am Anfang.

Die fünf Gründer, alle Mitte 20, haben in Bocholt einen Bachelorstudiengang in Bionik absolviert. Bereits während des Studiums fiel die Entscheidung, gemeinsam zu gründen. „Aber wir wollten erst Masterstudiengänge in verschiedenen Richtungen abschließen, um möglichst viel interdisziplinäres Wissen einbringen zu können“, sagt Mitgründer Maxwell Hein.

Produktideen für eine Gründung hätten die fünf zwar auch, aber wie bei Adrienne Finzsch fehlt es am Kapitel und an Gründungsunterstützung der Hochschule. Ein Beratungs-Start-up ist einfacher an den Markt zu bringen. Drei der fünf jungen Männer sind noch im Studium. Doch seit Mai ist die Website online und das Beratungsangebot damit nach außen sichtbar. Aufträge gab es aber bisher noch nicht.

Zwischen Technik-Fokus und Naturreligion

Anders bei Phi360 aus Berlin. Es hat nach eigenen Angaben bereits Audi und die Deutsche Bahn beraten. Das Hauptziel von Gründer Arndt Pechstein und seinen vier freien Mitarbeitern ist, Unternehmen und Organisationen dezentral zu gestalten. „So wie ein Körper aus mehreren Organen besteht und Organe aus mehreren unabhängigen Zellen“, sagt Pechstein. Das Gehirn als zentrales Steuerungsorgan erwähnt er nicht.

Pechstein spricht allerdings nicht nur von Bionik, sondern von Biomimicry. Der promovierte Neurowissenschaftler hat in den USA am privaten Biomimicry Institute 3.8. studiert – quasi Vorbild für Phi360 – und den Lobbyverein Biomimicry Germany gegründet. An den Begriffen der Branche scheiden sich die Geister. „Bionik beschränkt sich überwiegend auf Technik und ist zudem stark akademisch organisiert“, sagt Pechstein. Typisch deutsch. Biomimicry hingegen enthält mehr als technische Anwendungen. Daher umfasst Biomimicry auch Ideen wie Schwarmintelligenz im Arbeitsleben. Die Amerikanerin Katherine Collins möchte es sogar auf Finanzanlagen anwenden. Zudem ist Biomimicry oft an Nachhaltigkeit orientiert.

Bionik-Professorin Antonia Kesel hingegen hält Biomimetik für ein adäquates Synonym für Bionik (wie auch andere Bioniker in Deutschland), doch Biomimicry-Vertretern wirft sie vor, „nur darüber zu reden, wie schön die Natur ist“. Statt konkret etwas umzusetzen, sei es eher ein philosophischer Ansatz. „Böse Zungen sagen eine Art Naturreligion.“ Tatsächlich scheinen die meisten konkreten Produkte, die auf dem Markt sind, im Bereich der Technologie zu liegen, also der Bionik. Aber Wissenschaftskollegen aus Frankreich wollen offenbar das Gegenteil beweisen: In der Nähe von Paris entsteht nämlich gerade ein Biomimicry-Campus für Forscher und Start-ups.

Einig sind sich die meisten Parteien jedenfalls darin, dass „bioinspiriert“ die Idee nicht richtig trifft. Es geht schließlich darum,  Funktionsweisen aus der Natur zu übertragen. Naturinspiriert könne aber alles sein: Gebäude in Tierform oder Tapeten mit Blumenmuster.