Die Natur ist noch immer ein Wunderkasten der Inspiration, so könnte man wohl zusammenfassen, was die Deutsche Akademie der Technikwissenschaften (acatech) jetzt in einem Diskussionspapier zusammengestellt hat. „Materialforschung: Impulsgeber Natur“ heißt das Dokument, das im Rahmen des vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekts InnoBioMat entstanden ist. Für neun Anwendungsfelder zeigt die acatech darin die Fortschritte und Möglichkeiten auf.

Verstehen und weiterentwickeln

„Dass die Natur als Impulsgeber für technische Entwicklungen in Erscheinung tritt, ist nicht neu. Das Potenzial ist aber bei weitem nicht ausgeschöpft“, resümiert Peter Fratzl, Projektleiter und Direktor am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung. „In der Natur werden komplexe Strukturen auf effiziente Weise mit wenigen Bausteinen produziert, die über unterschiedliche Funktionen und Adaptionseigenschaften verfügen.“ Wenn man diese natürlichen Mechanismen besser verstehe und technisch weiterentwickle, könnten zum Beispiel Materialien entstehen, die bereits von Beginn an Informationen über die spätere Nutzung enthalten – wie zum Beispiel selbstheilender Beton. Wichtig sei dafür auch, Grundlagenforschung und Anwendung enger zu vernetzen, heißt es.

Zahlreiche Beispiele aufgezeigt

Das Diskussionspapier listet zahlreiche Beispiele auf, wo sich die Material- und Werkstoffforschung noch immer Prinzipien von der Natur abschauen kann. Diese reichen von effizienterer Materialsynthese und materialsparender Werkstoffproduktion über recycelbare oder biologisch abbaubare Produkte bis hin zu selbstreparierenden und sich adaptierenden Materialien. Sie umfassen die Bereiche Chemie, additive Fertigung, Leichtbau, Robotik, Energie, Haften und Kleben, Medizin, intelligente Materialsysteme sowie Gestaltungsdisziplinen.

Deutschland vorne dabei

Und noch etwas ist bei der Erarbeitung des Diskussionspapiers deutlich geworden: Anhand der untersuchten Publikationen und deren Zitationen lässt sich ablesen, dass Deutschland in der Grundlagenforschung auf diesem Gebiet international im Spitzenfeld liegt. Um diese gute Position zu wahren und zu entwickeln, seien eine Reihe von Bausteinen erforderlich, so acatech-Präsident Dieter Spath: „Dazu brauchen wir einerseits sogenannte Enabling Technologies wie Digitalisierung, Automatisierung und neue Fertigungsprozesse wie zum Beispiel 3D-Druck, aber ebenso interdisziplinäre, branchenübergreifende und ganzheitliche Ansätze.“

bl