Bienensterben neue Erkenntnisse.

Bionische Prinzipien dienen als Inspirationsquelle für Architektur und Design. An der Universität Innsbruck wird untersucht, wie sich solche biologischen Strukturen gezielt und systematisch anwenden lassen.

Wenn Thorsten Schwerte über Innovation spricht, führt er seine Beispiele in die Wüste, in Baumhöhlen oder zu der Frage, wie man Stechmücken fernhält. Der Leiter des Instituts für Zoologie an der Universität Innsbruck erforscht seit vielen Jahren, welche technischen, gestalterischen und baulichen Ideen sich aus biologischen Systemen ableiten lassen – und wie dieses Wissen in konkrete Anwendungen übergeht. Beispiele reichen von Flugzeugoberflächen, die an Haifischhaut angelehnt sind, bis hin zu Wandfarben, die den Selbstreinigungseffekt der Lotusblume nutzen.

Das grundlegende Problem der Bionik: „Die Natur wurde oft zu oberflächlich als Metapher verwendet“, erklärt Schwerte. Entscheidend sei jedoch die tatsächliche Struktur-Funktions-Beziehung eines Systems. „Es ist eine Art Reverse Engineering.“ So wie Ingenieur*innen technische Produkte zerlegen, müsse man auch biologische Mechanismen analysieren, um ihre Funktionsprinzipien zu verstehen.

Bienen als Lehrmeister

Ein anschauliches Beispiel liefern Bienen. Wildlebende Völker bevorzugen Baumhöhlen – und das aus gutem Grund: Dicke Wände, hohe thermische Masse und geringe Luftzirkulation schaffen ein stabiles Mikroklima. Künstliche Bienenkästen hingegen reagieren oft zu stark auf äußere Wettereinflüsse, was die Tiere belastet und Krankheiten begünstigen kann, etwa die Pilzerkrankung Kalkbrut. Die zentrale Frage lautet daher: Wie lässt sich das Funktionsprinzip einer Baumhöhle auf moderne Beuten übertragen?

Hier kommt KI ins Spiel. Sie ermöglicht es, zahlreiche Designvarianten schnell zu generieren und zu vergleichen. Auf diesem Ansatz basiert das Projekt BioGenDesKI, an dem mehrere Universitäten und Partner aus Architektur, Design und Industrie beteiligt waren. Gefördert von der FFG, wurden biologische Konzepte in gemeinsamen Design-Sprints praktisch umgesetzt. „Mit KI kam Geschwindigkeit hinein“, sagt Schwerte. Aus dem Projekt entstanden neue Lehrformate für bio-inspiriertes Design und KI, deren Praxistauglichkeit gemeinsam ausgewertet wurde.

KI als Innovationsmotor

Der Ansatz zeigt einen Wandel im Innovationsdenken: Statt Technik unabhängig von der Natur zu entwickeln, rückt die evolutionäre Optimierung natürlicher Systeme in den Vordergrund. KI erlaubt es, diese Prinzipien weiterzudenken und schneller auf neue Anwendungsfälle zu übertragen – mit Lösungen, die auch außerhalb des Labors bestehen.

Besonders greifbar wird das bei den Bienenbehausungen: Aus der Analyse von Baumhöhlen entstanden technische Konzepte mit thermischer Speichermasse, Dämmung und passiver Feuchteregulierung – ein „Niedrigenergiehaus für Bienen“, wie Schwerte es nennt. Einige der daraus abgeleiteten Ideen sind bereits patentiert, ein erstes Produkt ist auf dem Markt: eine transparente, diffusionsoffene Folie, inspiriert von der atmungsaktiven Hautstruktur von Amphibien. Sie reduziert Kondenswasser und erleichtert die Pflege der Beuten. Außerdem entstand das Spin-off ApisHold – ein weiterer Erfolg für die innovationsstarke Gründerlandschaft an der Uni Innsbruck.

Inspiration durch Ameisen – und Misserfolge

Nicht jede Idee lässt sich umsetzen. Ein Projekt zur visuellen Ablenkung von Stechmücken zeigte zwar im Labor Wirkung, erwies sich für die Praxis jedoch als zu komplex. Auch das gehört zum Innovationsprozess.

Großes Potenzial sieht Schwerte dagegen in Wüstenameisen: Diese Insekten bleiben bei extremen Temperaturen aktiv, weil ihre Oberflächenstruktur die meisten Sonnenstrahlen reflektiert und überschüssige Wärme effizient abführt. Für Architektur und Städtebau sind solche passiven Kühlsysteme hochinteressant – etwa für reflektierende, atmungsaktive Materialien. „Hier steckt enormes bionisches Innovationspotenzial“, sagt Schwerte.