Die gesamte Bandbreite der Bionik-Aktivitäten unter einem Dach
Seit 2005 koordiniert das B-I-C die Forschung im Grundlagen- und Anwendungsbereich. Weiterhin stützt und moderiert das Institut den Technologietransfer von der Wissenschaft in die Wirtschaft, nicht zuletzt im Rahmen der nationalen und internationalen Vernetzung unterschiedlichster Akteure.
„Die Natur liefert seit Millionen von Jahren Lösungen für zentrale Aufgaben wie Transport, Schutz vor Gefahren, Temperaturregulation, Energiebereitstellung und vieles mehr. Die Bionik schaut auf diesen Pool an vielfältigen, erprobten Lösungsansätzen und entschlüsselt deren Wirkprinzipien. Am Ende steht das Ziel Fragestellungen für die Technik der Zukunft zu lösen. Damit eröffnet die Bionik neue Wege zu nachhaltigen, ressourcenschonenden und klimaverträglichen Produkten und Prozessen.“
Prof. Dr. Antonia Kesel Leiterin B-I-C, Studiengangsleitung Internationaler Studiengang Bionik (B.Sc.) und Bionik: Mobile Systeme (M.Sc.)
Bionische Forschung findet in eng verzahnten Kooperationen unterschiedlicher Fachdisziplinen statt. Daher sind die Forschungsteams am B-I-C multidisziplinär besetzt und kooperieren im F&E-Bereich auf nationaler wie internationaler Ebene mit Unternehmen und Institutionen unterschiedlichster Ausrichtung. Ziel ist es, neue Erkenntnisse entlang der jeweiligen Forschungsschwerpunkte zu gewinnen und diese durch anwendungsnahe Forschung in innovative Technologien zu überführen.
Strömungen in Luft und Wasser beeinflussen maßgeblich die Leistungsfähigkeit technischer Systeme. Form und Oberflächenstruktur entscheiden dabei über Widerstand, Auftrieb und Energieeffizienz. Die Natur bietet hierfür eine Vielzahl optimierter Lösungen – von reibungsreduzierenden Mikrostrukturen bis hin zu strömungsgünstigen Tragflächengeometrien.
Die Fluiddynamik bildet daher einen zentralen Forschungsschwerpunkt am B-I-C. Biologische Vorbilder wie Haihaut, Salvinia oder Insektenflügel dienen als Inspiration, um effiziente Prinzipien systematisch zu analysieren und auf technische Anwendungen zu übertragen.
Zum Einsatz kommen sowohl experimentelle Untersuchungen in den Aero- und Hydrodynamik-Laboren als auch numerische Simulationen mittels Computational Fluid Dynamics (CFD). Auf dieser Basis entwickelt das B-I-C innovative, strömungsoptimierte Lösungen für unterschiedlichste Anwendungsfelder – von Oberflächenstrukturen bis hin zu bioinspirierten Antriebskonzepten.
Biologische Organismen bewegen sich in unterschiedlichsten Lebensräumen mit hoher Effizienz, Anpassungsfähigkeit und minimalem Energieeinsatz. Ihre Fortbewegungsstrategien – vom Laufen und Klettern bis zum Schwimmen und Fliegen – liefern wertvolle Vorbilder für innovative technische Antriebs- und Mobilitätssysteme.
Am B-I-C werden diese Prinzipien systematisch untersucht und auf Anwendungen in Robotik, Fahrzeugtechnik und autonomen Systemen übertragen. Ein besonderer Fokus liegt auf der Fortbewegung in Luft und Wasser, etwa auf bioinspirierten Tragflächen, Leichtbaustrukturen und energieeffizienten Antriebskonzepten.
Experimentelle Bewegungsanalysen und moderne Simulationen bilden die methodische Grundlage, um biologische Strategien präzise zu erfassen und in leistungsfähige, ressourcenschonende Technologien zu überführen.
Biologische Oberflächen verfügen über vielfältige, hochfunktionale Eigenschaften und bieten ein großes Potenzial für innovative und nachhaltige technische Anwendungen. Am B-I-C werden insbesondere Ober- und Grenzflächen mariner Organismen untersucht, um natürliche Klebe-, Haft- und Strömungsmechanismen zu verstehen und auf technische Systeme zu übertragen.
Im Fokus stehen multifunktionale Oberflächen mit Eigenschaften wie Selbstreinigung, Reibungsreduktion, Schutz- und Isolationsfunktionen oder gezielter Adhäsion. Diese Prinzipien dienen als Grundlage für die Entwicklung leistungsfähiger Material- und Oberflächenkonzepte.
Letzte Forschungsarbeiten umfassten unter anderem bioinspirierte Antifouling-Lösungen, klebstofffreie Haftsysteme sowie luft-haltende Oberflächen zur Reibungsminimierung – beispielsweise für Schiffrümpfe im EU-Projekt AIRcoat oder Rohrsysteme im BMBF-Projekt AIRtube.
Biologische Strukturen kombinieren hohe Belastbarkeit mit minimalem Materialeinsatz und gelten daher als natürliche Vorbilder für effiziente Leichtbaukonzepte. Am B-I-C werden diese Prinzipien systematisch analysiert, um robuste, ressourcenschonende und leistungsfähige Bauteile für technische Anwendungen zu entwickeln.
Mithilfe numerischer Simulationen und strukturmechanischer Optimierungsverfahren werden natürliche Konstruktionsstrategien – etwa Wachstums- und Anpassungsprozesse von Bäumen oder Knochen – abstrahiert und auf technische Systeme übertragen. Methoden wie Computer-Aided Optimization (CAO) und Struktur-Konstruktive Optimierung (SKO) ermöglichen deutlich leichtere Strukturen bei gleicher oder höherer Tragfähigkeit.
In der Arbeitsgruppe Biologische Strukturen und Biomechanik liegt der Forschungsschwerpunkt auf der Arthropoden-Kutikula als vielseitiges biologisches Verbundmaterial. Im Fokus stehen ihre biologischen Funktion, ihre mikroskopische Mechanik und die Entwicklung neuartiger, kutikula-inspirierter Werkstoffe mittels Nanotechnologie. Der mehrschichtige Aufbau der Kutikula liefert wichtige Erkenntnisse für die Gestaltung moderner Faserverbundwerkstoffe und stoßresistenter Leichtbaustrukturen – mit potenziellen Anwendungen von der Luft- und Raumfahrt bis zur industriellen Produkt- und Verpackungstechnik.
Die Arbeitsgruppe Biologische Werkstoffe erforscht bioinspirierte, biomimetische und biobasierte Materialien sowie die gesamte Wertschöpfungskette natürlicher Fasern und faserverstärkter Verbundwerkstoffe. Ziel ist es, Struktur-Eigenschafts-Beziehungen biologischer und technischer Materialien zu verstehen und daraus nachhaltige, leistungsfähige Produkte zu entwickeln.
Bewährte Prinzipien biologischer Systeme können auf unternehmerische Fragestellungen in Organisation, Produktion und Logistik zur Anwendung gebracht werden. In enger Zusammenarbeit mit Industriepartnern analysieren wir natürliche Strategien für Effizienz, Resilienz, Selbstorganisation und adaptive Steuerung und machen diese Potenziale gezielt für Unternehmen nutzbar.
Biologische Vorbilder zeigen, wie komplexe Prozesse durch dezentrale Entscheidungsstrukturen, robuste Kommunikation und flexible Abläufe stabil und leistungsfähig koordiniert werden können. Diese Mechanismen übertragen wir auf Produktionsprozesse, interne Kommunikationsstrukturen sowie nationale und globale Lieferketten mit dem Ziel, Abläufe effizienter, widerstandsfähiger und ressourcenschonender zu gestalten.
In erfolgreichen Industriekooperationen – unter anderem mit dem Unternehmen Tchibo – konnten bionische Methoden direkt in konkrete betriebliche Maßnahmen überführt werden. Das gemeinsam am B-I-C entwickelte Vorgehensmodell dient heute als praxisnaher Leitfaden für weitere Projekte zur nachhaltigen Optimierung von Organisations- und Logistikprozessen.
Mehr über das Potenzial der Bionik für die Wirtschaft (Buchkapitel)
Bionik-Innovations-Centrum
Hochschule Bremen
Prof. Dr. Antonia B. Kesel
Neustadtswall 30
28199 Bremen
Bionik-Innovations-Centrum
Hochschule Bremen
Hermann-Köhl-Straße 1
28199 Bremen
Das Bionik-Innovations-Centrum koordiniert seit 2005 die bionische Forschung in Bremen und ist zentrale Anlaufstelle für Wissens- und Technologietransfer zwischen Wissenschaft und Wirtschaft. Ziel ist es, bionische Prinzipien systematisch in industrielle Anwendungen, innovative Produkte und zukunftsfähige Prozesse zu überführen.
Das B-I-C unterstützt und moderiert Technologietransferprojekte auf nationaler und internationaler Ebene – von der gemeinsamen Forschung und Entwicklung bis hin zur Anwendung in Unternehmen. In enger Zusammenarbeit mit Industriepartnern entstehen praxisnahe Lösungen, die biologische Wirkprinzipien mit ingenieurwissenschaftlicher Expertise verbinden.
Als Forschungsstandort ist Bremen, insbesondere im Umfeld der Luft- und Raumfahrt, das zentrale Technologiecluster der Region. Die Nähe des B-I-C zu forschungs- und innovationsgetriebenen Branchen schafft ideale Voraussetzungen für bionische Lösungen mit hoher industrieller Relevanz.
Ein wichtiger Baustein des Wissenstransfers sind beispielsweise regelmäßig durchgeführte Studierendenprojekte in Kooperation mit Industriepartnern. Dabei werden reale industrielle Fragestellungen bearbeitet und neue bionische Ansätze erprobt. Unternehmen erhalten frühzeitig Zugang zu innovativen Ideen und qualifizierten Nachwuchskräften, während Studierende praxisnah in Forschungs- und Entwicklungsprozesse eingebunden werden.
Das B-I-C ist Mitglied im bundesweiten Bionik-Kompetenznetz BIOKON e.V.. Mehrere Projekte des Instituts sind in Förderprogramme der Bundesregierung, der EU sowie der Deutschen Bundesstiftung Umwelt DBU eingebettet. Das B-I-C ist außerdem in der VDI-Fachgesellschaft "Technologies of Life Sciences" und in der "Gesellschaft für technische Biologie und Bionik" GTBB e.V. engagiert.
Ergänzend zum Studienprogramm Bionik bietet das B-I-C praxisorientierte Formate für eine breitere sowie spezialisierte Öffentlichkeit an. Diese Formate vermitteln bionische Denk- und Entwicklungsansätze und machen deren Anwendung auf konkrete Fragestellungen erlebbar.
Beispielsweise wurden im Jahr 2022 zwei Hackathons gemeinsam mit jeweils einem Industriepartner durchgeführt. In diesem Format werden technische Problemstellungen innerhalb eines klar definierten Zeitraums intensiv bearbeitet. Die Fragestellung dient dabei als Ausgangspunkt für einen strukturierten bionischen Entwicklungsprozess: Von der Analyse über die Identifikation geeigneter biologischer Vorbilder bis hin zur Ableitung übertragbarer Prinzipien.
Alle entwickelten Ideen und Konzepte sind konsequent darauf ausgerichtet, die zugrunde liegende technische Herausforderung zu adressieren. Die Formate fördern interdisziplinäres Arbeiten, kreative Lösungsfindung und den Transfer bionischer Prinzipien in anwendungsnahe Konzepte – sowohl für Forschung, Lehre als auch für industrielle Innovationsprozesse.
Die Forschungsaktivitäten zielen auf den zeitnahen Technologietransfer von der Forschung in die Wirtschaft, von der Theorie hin zur Anwendung. Unterstützung findet das B-I-C dabei in einer großen Zahl regionaler, nationaler und internationaler Partner aus Forschung und Industrie.
Der Transfer- und Gründungsservice der Hochschule Bremen unterstützt HSB-Mitglieder und ihre Kooperationspartner.
Bereits seit 2003 läuft an der Hochschule Bremen ein Bionik-Studienprogramm, das den Standort auf dem nationalen wie internationalen Bildungsmarkt auszeichnet. Angeboten werden der 7-semestrige Internationale Bachelor-Studiengang Bionik (B. Sc.) sowie der 3-semestrige Master-Studiengang Bionik: Mobile Systeme (M. Sc.).
Aktuell bietet die Bionik in Bremen eine Promotionsstelle im Rahmen des EU-geförderten Verbundprojekts Nature4Nature im Bereich der Strömungssimulation an. Weltweit werden in diesem Projekt acht Doktorand:innen an elf Standorten in der bionischen Entwicklungsmethodik ausgebildet – in interdisziplinären Teams aus Biolog:innen, Ingenieur:innen, Designer:innen und Industriepartnern. Forschungsschwerpunkt ist die Entwicklung bioinspirierter Filtersysteme zur Reinigung der Meere, die Naturprinzipien gezielt für nachhaltige technische Anwendungen nutzbar machen.
Weiterhin ist es möglich, in den Arbeitsgruppen der Bionik individuell kooperativ in unterschiedlichen Projekten zu promovieren. Sprechen Sie hierfür die AG leitenden Professor:innen an.
Aus der Forschung, der Industrie und Nachwuchswisseschaftler:innen
Die Vielfalt der Bionik vereint in einem Event
Der Bremer Bionik-Kongress ist eine weltweit einzigartige Plattform, die Wissenschaft, Wirtschaft und Nachwuchs gleichermaßen zusammenbringt. Seit vielen Jahren bietet der Kongress einen umfassenden Blick auf die Vielfalt der Bionik – von Grundlagenforschung und biologischer Analyse bis hin zu technischen Anwendungen, industriellen Innovationen und zukunftsweisenden Transferprojekten.
Im Zentrum stehen die biologischen Prinzipien, die technische Entwicklungen und der interdisziplinäre Austausch darüber, wie diese Ideen in reale, nachhaltige Lösungen umgesetzt werden können.
In Vorträgen, Postersessions und Exponatpräsentationen zeigen Forschende, Studierende und Unternehmen aktuelle Arbeiten aus allen Bereichen der Bionik – von funktionaler Morphologie über Materialforschung bis hin zur industriellen Umsetzung.
Der Austausch zwischen Hochschulen, Forschungsinstituten, Start-ups und Industriepartnern ist ein zentraler Bestandteil des Formats. Dadurch entsteht ein inspirierendes Umfeld für Kooperationen und Wissenstransfer.
Kurze Poster-Pitches vor dem Plenum ermöglichen es, Themen prägnant vorzustellen und direkt im Anschluss in den Dialog zu gehen. Die Posterbereiche fördern intensive Fachgespräche und Netzwerken.
Im Rahmen des Kongresses werden die GTBB-Posterpreise verliehen – eine Auszeichnung für innovative und wissenschaftlich fundierte Beiträge.
Mit rund 150 Teilnehmenden aus Deutschland und Europa ist der Bremer Bionik-Kongress ein fester Termin im Kalender der Fachcommunity.
Der Kongress macht die Vielfalt und das Potenzial der Bionik sichtbar – und bietet Raum, um neue Ideen anzustoßen, Projekte zu entwickeln und wissenschaftlichen Nachwuchs zu fördern.
Fünf Professor:innen und rund 20 Mitarbeitende bilden das Herz der Bionik in Bremen. Gemeinsam entwickeln sie neue Ideen, treiben Forschung voran, begleiten Studierende und sorgen dafür, dass Bionik lebendig und praxisnah erlebbar wird.
Gebäude und HSB-Standort in der Hermann-Köhl-Straße 1, in dem das B-I-C im 4. und 5. OG untergebracht ist.
Das Bionik-Innovations-Centrum der Hochschule Bremen finden Sie in der Nähe des Flughafens Bremen in der 4. und 5. Etage des Gebäudes (Abkürzung: HKS) mit der Adresse:
Hermann-Köhl-Straße 1
28199 Bremen
Hier befinden sich auch die großen Seminarräume und viele der Vorlesungen des Studienprogrammes Bionik werden hier gehalten. Ebenfalls vor Ort sind einige Labore (z.B. EDV, 3-D Druckstraße). Andere Labore (z.B. der Werkstoffe, Wasserkanal) sind in den Gebäuden am Neustadtswall untergebracht.
