Seminar

Crashkurs: Bionik für Ingenieure

Veranstaltungsnummer: 02SE207

Mit Teilnahmebescheinigung

  • Entwicklungsprozess mit Bionik verstehen und anwenden
  • Neurobionik: Künstliche Intelligenz von der Natur inspiriert
  • Bionische Optimierungsverfahren: Evolution als Ingenieur
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Kommende Termine:

24. – 25. Juni 2025
Frankfurt am Main

Verfügbar

16. – 17. Oktober 2025
Leverkusen

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Natürliche Prinzipien bieten faszinierende Lösungen für technische Herausforderungen. Dieses Seminar zeigt, wie biologische Strukturen, Mechanismen und Prozesse in die Technik übertragen werden. Du lernst die Methoden der Bionik kennen und wendest sie direkt in praxisnahen Übungen an. Besondere Schwerpunkte liegen auf Neurobionik, evolutionären Optimirungsverfahren und funktionalen Materialien.

  • Der bionische Entwicklungsprozess wird vorgestellt – von der biologischen Analyse über die Abstraktion bis zur technischen Umsetzung.
  • In praktischen Übungen trainierst Du ein einfaches neuronales
    Netz und testest Bildverarbeitungsfilter
  • Es wird gezeigt, wie große Sprachmodelle (LLM) wie ChatGPT
    oder Perplexity bei der Datenanalyse, der Suche nach biologischen Vorbildern und bei der Softwareerstellung genutzt werden können
  • Du optimierst in einer interaktiven Übung ein Produkt mithilfe
    der Evolutionsstrategie und lernst so, die Schritte Erzeugung, Mutation und Selektion nach den Prinzipien der natürlichen
    Evolution praktisch kennen.
  • Du lernst, wie bionische Strukturen Materialien mit minimalem Gewicht und maximaler Stabilität ermöglichen, u.a. durch
    Topologie-Optimierung.
  • In vielen weiteren Beispielen wird Dir gezeigt, wie sich die Prinzipien der Natur gezielt für technische Anwendungen nutzen lassen.

Top-Themen

  • Entwicklungsprozess mit Bionik verstehen und anwenden
  • Neurobionik: Künstliche Intelligenz von der Natur inspiriert
  • Bionische Optimierungsverfahren: Evolution als Ingenieur
  • Sensorik, Informationsverarbeitung und Kommunikation – Lernen
    von der Natur
  • Leichtbau und Strukturoptimierung: Material einsparen durch clevere Formen
  • Haften, Greifen und Bewegungsinnovationen

Bionische Lösungen für technische Innovationen – Von der Natur lernen

Die Natur hat in Millionen von Jahren gelernt, Optimallösungen zu finden. Bionik eröffnet ein breites Spektrum an Innovationen, indem sie biologische Prinzipien auf technische Anwendungen überträgt. In diesem Seminar lernst Du die bionische Denkweise und ihre Methoden kennen und entdeckst aktuelle Arbeitsfelder, in denen diese Herangehensweise erfolgreich eingesetzt wird. Unter anderem werden Dir folgende biologischen Lösungen und deren Umsetzung in die Technik vorgestellt:

1. Tag: 10:00 bis ca. 18:00 Uhr

2. Tag: 09:00 bis ca. 16:30 Uhr

Bionischer Entwicklungsprozess

  • Bionik versus Analogien
  • Von der Analyse eines biologischen Vorbildes über dessen
    Abstraktion zur Übertragung in die Anwendung

Sensorik, Informationsverarbeitung und Kommunikation

  • Künstliche Sinnesorgane nach dem Vorbild von Nasen und Zungen
  • Unterwasserkommunikation nach dem Vorbild von Delfinen

Leichtbau

  • Bionische Verfahren zur Topologie- und Formoptimierung
  • Isostatische Rippen zur Materialersparnis
  • Gelenkfreie Bewegungen nach biologischem Vorbild

SelfX

  • Selbstreinigende Oberflächen
  • Selbstheilung nach dem Vorbild vieler Pflanzen
  • Selbstschärfende Industriemesser nach dem Vorbild von
    Nagezähnen

Haften und Greifen

  • Flächiges Greifen nach dem Prinzip von Fischflossenbewegungen
  • Haften nach dem Vorbild von Geckos

Fluiddynamik

  • Flüssigkeitstransport nach dem Vorbild der Krötenechse
  • Flüssigkeitsableitung nach dem Vorbild des Schwarzkäfers
    der Namib-Wüste
  • Vermeidung von Ablagerungen in Rohrleitungen nach dem
    Vorbild von Holzstrukturen
  • Widerstandsverminderung nach Vorbild von Rillen auf
    Haischuppen

Aktorik

  • Künstliche Muskeln nach der Funktionsweise biologischer Muskeln
  • Energierückführung nach dem Vorbild von Sehnen und Muskeln

Materialien, Funktionale Oberflächen und Strukturen

  • Künstliche Spinnenseide, Perlmutt-ähnliches Material
  • Wölbstrukturen nach Vorbildern von strukturierten tierischen Panzern
  • Stoßdämpfung nach den Vorbildern von Kokosnuss und Pomelo

Einstieg in die Neurobionik

  • Was sich hinter dem Begriff Künstliche Intelligenz verbirgt: Schwache und starke KI
  • Training und Test Künstlicher Neuronaler Netze
  • Bildfilter zur Kontrastverstärkung nach dem Vorbild der
    seitlichen Hemmung in Nervennetzen.
  • Bildfilter bei Deep-Learning-Netzen
  • Verwendung vortrainierter Deep-Learning-Netze (Transfer Learning)
  • Wie ChatGPT, Perplexity und andere große Sprachmodelle (LLM) bei der Suche nach biologischen Vorbildern, beim Programmieren, bei der Datenanalyse und weiteren Aufgaben helfen
  • Formulierung von Anfragen an das Sprachmodell, um beste Ergebnisse zu erhalten (Prompt Engineering)
Übungen: Training eines Perzeptrons als einfachstem
neuronalen Netz und zur Wirkungsweise von Bildfiltern

Bionische Optimierung

  • Optimieren mit Schwarmintelligenz nach dem Vorbild von
    Vogelschwärmen und Ameisen
  • Optimieren nach dem Vorbild von Schleimpilzen
  • Optimieren nach dem Vorbild der biologischen Evolution mit
    der Evolutionsstrategie (ES)
  • Mit der ES Farbmischungen und Kaffeemischungen optimieren, kombinatorische Optimierungsprobleme lösen und Material-
    modelle für die Simulation erstellen
  • Test von selbst programmierten Evolutionsstrategien anhand von Fortschrittsbeiwerten und Vergleichskurven
  • Der Aufbau einer ES wird am Beispiel eines Python-Programms demonstriert
  • Kombination von Evolutionsstrategien mit künstlichen
    Neuronalen Netzen
Übung: Optimierung einer Verpackung mit der ES: Mit Hilfe von Würfeln und Taschenrechner werden dabei alle wichtigen Schritte des Algorithmus durchlaufen.

Thematischer Austausch  

  • Nutzungshinweise für den persönlichen Berufsalltag
  • Diskussion von Optimierungsfragestellungen der Teilnehmenden

Zielgruppe

Angesprochen sind bei dieser Weiterbildung zur Bionik Mitarbeitende aus allen Branchen, insbesondere aus den Bereichen:

  • Konstruktion und Design
  • Forschung und Entwicklung
  • Berechnung und Simulation

sowie

  • Leitende aus Konstruktion und Entwicklung,
  • Innovationsbeauftragte und
  • Fach- und Führungskräfte aus Produktion und Fertigung

Dein Experte der Bionik, unser Seminarleiter für diesen Crashkurs: Michael Herdy aus Berlin

Prof. Dr.-Ing. Michael Herdy lehrte, forschte und promovierte am Fachgebiet Bionik und Evolutionstechnik der Technischen Universität Berlin. Anschließend wandte er beim Start-up Iteration GmbH bionische Optimierungsverfahren bei industriellen Optimierungsprozessen an. An der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin lehrte er die Fächer Bionik und bionische Optimierung für Maschinenbauer. Als Mitarbeiter der Firma inpro mbH brachte er seine Expertise als Spezialist für Bionik in den Bereichen Künstliche Intelligenz und evolutionäre Optimierung ein. In der Industrie und an Hochschulen führt Prof. Herdy Seminare und Schulungen zu Themen der Bionik durch. Ehrenamtlich engagiert er sich als Mitglied im Fachbeirat Bionik des VDI.

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