September 11

Das billigsten Linsen für Foto-Optik der Welt

Auf der Suche nach preiswerten Kugellinsen für unsere Beteiligung am FFG-Projekt »Schlaue Luxe – Tirols Jugend erforscht die Natur zu Licht und Energie“  bin ich auf die wahrscheinlich billigsten Linsen der Welt gestoßen. Diese sind aus Wasser! Auch wenn es vielleicht nicht im Sinne der Entwickler war, so imitieren sie mit ihrem Aufbau doch den justierbaren Brennpunkt biologischer Linsen in unseren Augen. Einziger Unterschied (im optischen Sinne) ist, dass unsere Linsen bikonvex sind. Die dahinter stehende Physik ist die der so genannten »dicken« Linsen. Unten seht ihr, welche beeindruckenden Bilder mit diesen Wasserlinsen entstanden sind. Zugegeben, das Equipment für die Steuerung des Fokus ist nicht ganz trivial. Aber vielleicht geht es ja noch etwas einfacher? In einem kommenden Beitrag zeige ich, wie wir ein Mikroskop bauen, welches zwar keine Linsen aus Wasser einsetzt, aber dafür kleine Glasmurmeln. Die Mechanik zum Justieren des Fokus werden wir mechanisch lösen. Dafür kostet dieses optisch recht hochwertige Mikroskop nur 5 Euro und man kann sogar mit einem Smartphone mikroskopische Aufnahmen machen. Schulen, die an einem Workshop interessiert sind, können diesen über unser Kollaborationsprojekt buchen: Schlaue Luxe Projekt

These Portraits Were Shot with a Water Drop as a Lens

Dieses Video vermittelt, dass die Inspiration aus der Natur kam.

Die technische Umsetzung wird hier gezeigt.

 

 

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April 5

Evernote als Tool für Innovations Workflows, Forschung und Entwicklung

Seit kurzem bin ich Evernote Zertifizierter Berater. Als Serial Entrepreneur, Coach und Autor berate ich Gründer, Startups und Unternehmen zu folgenden Themen:

  • Innovations- und  Wissensmanagement
  • Digitale Transformation
  • Effizientes Projektmanagement.

Evernote ist ein mächtiges Tool, dass viel mehr ist als ein einfaches Notiz-Werkzeug. Jeder, der mit Informationen arbeitet, befindet sich heute in einem Prozess zunehmender Digitalisierung. Doch oftmals kommt einem vor, man muss Informatik studiert haben und viele verschiedene Spezialsoftware verstehen, um Arbeitsabläufe in eine zweitgemäße, digitale Form zu bringen. Digitalisierung birgt Risiken (Thema Datensicherheit), aber auch viele Chancen.

Ein interessantes Beispiel einer Firma, die ihr letztes Produkt mit Evernote entwickelte, finden Sie hier: Schweizer Innovation mit der Produktivität von Evernote

So etwas möchten Sie auch? Ganz egal, ob Ihr Produkt

  • ein Buch
  • ein Fotoshooting
  • ein Zeitungsartikel
  • ihre Abschlussarbeit
  • oder Ihre nächste Erfindung ist…

… ich werde Ihnen zeigen, wie sich Ihre produktivsten Arbeitsschritte digitalisieren lassen und Sie in Ihrer Arbeit wesentlich flexibler machen. Besuchen Sie meinen Blog regelmäßig wieder für weitere Tipps, oder setzen Sie sich mit mir in Verbindung.

Flexible Digitalisierung ist nicht teuer: Evernote bietet eine kostenfreie Version mit allen Tools, die einen leichten Einstieg ermöglichen, oder sogar eine dauerhafte Lösung sein können: ideal für Journalisten, Autoren, Studierende bis hin zu Unternehmensgründern. Ein Umstieg auf eine Plus Version, Premium Version, oder nach erfolgreichem Start Ihres Projekts mit mehreren Mitarbeitern auf eine Business Version ist jederzeit möglich. Ich kann Sie dabei unterstützen.

 

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April 29

Innovativer 3D Druck: 3D Cocooner – Bionische Strukturen aus der Handling-Spinndüse

3D Cocooner – Bionische Strukturen aus der Handling-Spinndüse

Während Bienen, Wespen oder Termiten ihr Zuhause Schicht für Schicht aufbauen, erschaffen Spinnen und Schmetterlingsraupen imposante Gebilde mithilfe von Spinnfäden. Dazu produzieren sie eine Flüssigkeit, die außerhalb des Körpers zu einem festen Faden polymerisiert und sich so zu stabilen Netzen oder Kokons formen lässt. Davon inspiriert hat Festo im Rahmen seines Bionic Learning Network den 3D Cocooner entwickelt. Ähnlich einer Raupe, spinnt er filigrane Gebilde und maßgeschneiderte Leichtbaustrukturen aus einem Glasfaserfaden. Mithilfe eines Handlings kann die Spinndüse präzise bewegt werden und die Glasfaser bei gleichzeitiger Laminierung mit UV-härtendem Harz zu den komplexen Strukturen verkleben. Im Gegensatz zu anderen 3D-Druckverfahren werden diese Strukturen jedoch nicht schichtweise auf einer Fläche, sondern tatsächlich frei im Raum aufgebaut.

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Februar 18

Weißer als weiß kann nur die Natur

Der Cyphochilus ist eine in Südostasien vorkommende Gattung von Käfern. Die Käfer schützen sich vor Fressfeinden, indem sie die weiße Färbung eines Pilzes imitieren (Mimese).

Die Tiere erscheinen dem Menschen weißer als fast alle anderen bekannten Farbstoffe oder Pigmente. Verblüffend ist, dass die Farbe der Käfer nicht durch Pigmente erzeugt, sondern dadurch, dass Licht von den am ganzen Körper vorhandenen fünf Mikrometer dicken, unregelmäßig geformten Schuppen reflektiert wird. Es handelt sich also um einen physikalischen Effekt. Dabei müssen die Schuppen das Licht in sämtlichen Wellenlängenbereichen gleich streuen, um diese perfekte weiße Färbung zu erreichen. Für dasselbe Resultat müssten künstlich erzeugte Oberflächen mindestens doppelt so dick sein.[1] Wahrscheinlich dient die weiße Panzerung der Tiere zur Tarnung, da sie häufig auf weißen Pilzen zu finden sind. Bioniker sind daran interessiert, das Geheimnis der superweißen Panzerung für den Menschen zu nutzen [2], z. B. um ultraweiße Kunststoffe oder bessere Leinwände fürs Kino zu entwickeln. Um diese Technik in Lacken zu nutzen, müsste ein Prinzip der Selbstorganisation der gewünschten Struktur beim Trocknen oder härten genutzt werden. Vielleicht sogar brillieren diese Strukturen dann sogar noch mit physikalischen Effekten, die nicht so offensichtlich sind.

Cyphochilus Beetle Author/Photographer/Artist: Andrea Leggitt Source: The Biomimicry Institute Uploaded: 2009-07-29 19:50:32 Keywords: Cyphochilus Beetle, brilliant white shell, paper white, scattered structures, nanostructures, biobreakdown Simplified rendering of how the random network of microscopic structures within the beetle's shell scatter light, resulting in a stark white appearance. License: CC-by-nc-nd - Attribution Non-commercial No Derivatives
Cyphochilus Beetle (Author/Photographer/Artist: Andrea Leggitt Source: The Biomimicry Institute)
Simplified rendering of how the random network of microscopic structures within the beetle’s shell scatter light, resulting in a stark white appearance.
License: CC-by-nc-nd – Attribution Non-commercial No Derivatives

Literature:

[1] Vukusic, Pete, Benny Hallam und Joe Noyes (2007): „Brilliant Whiteness in Ultrathin Beetle Scales“. Science 315 (5810): 348. doi:10.1126/science.1134666

[2] Matteo Burresi, Lorenzo Cortese, Lorenzo Pattelli, Mathias Kolle, Peter Vukusic, Diederik S. Wiersma, Ullrich Steiner & Silvia Vignolini (2012): Bright-White Beetle Scales Optimise Multiple Scattering of Light http://www.nature.com/articles/srep06075 

 

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Januar 16

Biologische Bewegungen entschlüsselt – eine der größten Herausforderungen in der Bionik

Die Bionik ist eine sehr junge Wissenschaft und befasst sich mit dem mechanistischen Verständnis von „Erfindungen der Natur“ mit dem Ziel, diese als Lösung und Vorbild für technische Probleme zu verwenden. Während einige Beispiele aufgrund der Popularität der Bionik in der Gesellschaft gut bekannt sind, z.B. der Lotus Effekt (R), Funktionstextilien u.v.m., ist die besondere Schwierigkeit von bionischer Robotik allgemein weniger bekannt. Dies liegt vielleicht daran, dass Robotik als gut verstanden geglaubt wird und der um ein vielfaches höhere Komplexität von biologischen Bewegungen nicht offensichtlich ist. Sensorik für die Feststellung der Lage, neuronale Programmierung für den Ablauf von Bewegungen, Robustheit gegenüber Störungen von aussen und der hohe Grad an Lernfähigkeit zeichnet die Bewegung vieler biologischer Arten aus. Im Rahmen des Bionic Learning Network, ins Leben gerufen von der Firma FESTO, wurden Roboter mit verblüffend genauer Ähnlichkeit zu lebenden Vorbildern entwickelt. Einige Beispiele werden unten präsentiert.
Die Evolution hat sich mit der Entwicklung vieler Bewegungsweisen lang Zeit gelassen. Durch grosse Populationen lief auf großen Flächen (mitunter global) ein riesiges Parallelexperiment mit verschiedenen Optimierungsdrücken (biol. Selektionsdruck), Trial-and-Error und Selektion ab. All dies in einem Umfang, welcher derzeit von einem physisch existierendem Forschungslabor nur schwer erreicht wird. Es ist also kein Wunder, dass biologische „Erfindungen“, nachdem sie durch die Forschung verstanden wurden, oft als „smart“, „intelligent“ oder „genial“ bezeichnet werden. Es wäre doch nur zu nahe liegend diese Erfindungen einfach zu kopieren. Jedoch sind die Optimierungsdrücke der Technik oft grundverschieden von denen der Biologie. Aktuatoren und Motoren unterscheiden sich von Muskeln. Aus wirtschaftlichen Gründen verwendet man in der Technik wenige Motoren im Vergleich zu oft redundant vielen Muskeln bei Tieren. Oftmals sollen die ideegebenden Strukturen auch noch in anderer Größe und für andere Umgebungen geschaffen werden. All dies fordert die Wissenschaft heraus, die Mechanismen gut zu entschlüsseln und die Ingenieure diese gut für die technische Fragestellung zu adaptieren. Aus diesem Grund werde ich in einem zukünftigen Artikel eigens auf die Grundprinzipien der Bionik eingehen und dort zeigen, unter welchen Bedingungen die Evolution für die Technik gute Vorarbeit geleistet hat.
An der Universität Innsbruck gibt es jeweils im Wintersemester ein Modul zum Thema: Biokybernetik & Bionik. Ebenfalls ist derzeit eine Masterarbeit im Studium Zoologie zum Thema Robotik ausgeschrieben.
Einige Beispiele bionisch inspirierter Roboter:

Vom Elefantenrüssel inspiriert – der Bionische Handling-Assistent


Der Bionische Handling-Assistent ist ein flexibles Assistenzsystem nach dem Vorbild eines Elefantenrüssels. Die Nachgiebigkeit des Assistenzsystems macht einen sicheren und direkten Kontakt zwischen Mensch und Maschine möglich und ist Wegweiser für neue Interaktionsformen von Menschen mit der Technik. Durch seine elf Freiheitsgrade ist der Bionischen Handling-Assistent frei im Raum in alle Richtungen bewegbar.

Aerodynamischer Leichtbau – der SmartBird

Der SmartBird ist ein ultraleichtes, leistungsstarkes Flugmodell mit einer hervorragenden Aerodynamik. Mit dem SmartBird gelang Festo die Entschlüsselung des Vogelflugs sowie eine energieeffiziente, technische Adaption des natürlichen Vorbilds. Der bionische Technologieträger kann eigenständig starten, fliegen und landen. Das erworbene Wissen im Bereich Aerodynamik und Strömungsverhalten ermöglicht neue Ansätze und Lösungswege für die Automation.

Inspiration Libellenflug – der BionicOpter

Beim BionicOpter handelt es sich um ein ultraleichtes Flugobjekt. Genau wie das natürliche Vorbild kann der BionicOpter in alle Raumrichtungen fliegen und dabei komplizierteste Manöver ausführen. Ermöglicht wird das einzigartige Flugverhalten durch Leichtbau und Funktionsintegration: Bauteile wie Sensorik, Aktorik und Mechanik sowie Steuerungs- und Regelungstechnik sind auf engstem Raum verbaut und exakt aufeinander abgestimmt.

Mit peristaltisch erzeugtem Vortrieb durch die Luft – AirJelly

AirJelly ist eine funkferngesteuerte fliegende Qualle mit einem zentralen elektrischen Antrieb und einer intelligenten, adaptiven Mechanik. Sie besteht aus einem mit Helium gefüllten Ballon und enthält als einzige Energiequelle zwei Lithium-Ionen-Polymer-Akkus. AirJelly ist das erste Indoor-Flugobjekt mit peristaltischem Antrieb; somit kann es in jede Raumrichtung schwimmen.

 

Weitere Information zum Bionic Learning Network: https://www.festo.com/group/de/cms/10156.htm

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Januar 3

Touren Ski Felle nach Gecko Art

Ein Tourenski ist ein spezieller Ski, der bei Skitouren zum Einsatz kommt.
Für den Aufstieg bei einer Skitour schnallt oder klebt man Skifelle auf die Laufflächen der Skier und sichert sie an den Skispitzen und oft zusätzlich am Skiende gegen Abrutschen.

Problem bei normalen Fellen ist, dass der auf der Rückseite angebrachte Kleber  die Klebekraft verliert, weil er verschmutzt ist, nicht bei allen Temperaturen klebt oder nass geworden ist.

Geckos haben dieses Problem mit dem „Kleber“ an ihren Füssen nicht 😉 Das liegt daran, dass hier kein Kleber am Werk ist, sondern Van-der-Waal Kräfte wirken. Die Tiere klettern auf fast allen Untergründen. Dieses bionische Prinzip hat sich der Tiroler Michael Puelacher zunutze gemacht, den traditionellen Kleber zu ersetzen. Die Bionik hat damit auch in Tirol ihren festen Platz. In seinem Patent Nr. EP 2 131 931 B1 beschreibt er seine Erfindung:

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Schifell so auszugestalten, dass für alle relevanten Temperatur- und Schneeverhältnisse und unabhänging von der Nachlässigkeit oder Bequemlichkeit des Benutzers sowie von der Anzahl des Auf- und Abziehens des Schifells vom Schi eine jederzeit lösbare und wiederherstellbare haftende Verbindung zwischen dem Schifell und der Lauffläche des Schi hergestellt wird, die in ihrer Adhäsion nichts einbüßt.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass anstelle eines auf dem Rücken des Fell-Floor aufgebrachten Klebstoffes eine sich nicht aushärtende Silikon-masse (silikonbasierte Beschichtung) aufgebracht wird, die zwischen dem Schifell und der Lauffläche des Schi durch die sogenannten „Van-der-Waals-Kräfte“ eine Haftverbindung („Van-der-Waals-Bindung“) erzeugt.
Da diese Verbindung keinen Adhäsionsverlust erfährt, ist eine unbegrenzte Anzahl des Auf- und Abziehens des Schifells von der Lauffläche des Schi möglich. Im Gegensatz zu einem Haftkleber ist ein rückstandsloses Lösen der Haftverbindung möglich. Ein Schutz des Schifell-Rückens durch eine Abdeckfolie ist nicht erforderlich. Als Autragfläche für den Klebstoff wird der Fell-Floor bisher mit einem Baumwoll-Rücken kaschiert, auf welchem dann der Haftkleber aufgebracht wird. Da die Silikonmasse bzw Silikonbeschichtung direkt auf der Rückseite des gewebten Fell-Floor aufgebracht werden kann (gesprüht, gegossen, geklebt, spritzgegossen, kalandriert etc), kann auch auf einen Baumwoll-Rücken bzw. auf jedes sonstiges auf den Fell-Floor kaschiertes Material verzichtet werden.

Gecko_Leaftail_1

Head and front legs of a Gecko (unspecified species, leaf-shaped tail)

By w:User:Lpm (Own work) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html), CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) or CC BY-SA 2.5-2.0-1.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5-2.0-1.0)], via Wikimedia Commons“

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