Bionics M.Sc.*

Was ist Bionik

Die natürliche Welt als Inspirationsquelle für die Technik - das ist der Kerngedanke der Bionik, einer Kombination aus den Begriffen "Biologie" und "Technik", was in diesem Zusammenhang Engineering bedeutet. Im Englischen wird der Ansatz, Biologie und Technik zu verbinden, oft als Biomimetik bezeichnet. Das Grundprinzip der Biomimetik ist das Lernen von der Natur. Das Ziel ist es, die Prinzipien und Systeme hinter den Konstruktionen der Natur zu verstehen und sie dann auf technische Systeme und Geräte zu übertragen. 

Der Prozess kann mit einer biologischen Beobachtung beginnen und zu einem neuen Gerät führen, wie in der linken Seite der Abbildung unten, wo die Aerodynamik des fallenden Ahornsamen-"Hubschraubers" eines unserer Teams zur Entwicklung einer neuen, leisen Windturbine mit niedriger Geschwindigkeit führte, Oder es beginnt mit einer technologischen Anforderung wie der Steuerung eines autonomen Autos, wenn es von einem großen Lkw überholt wird. Das hat unsere Biomimetiker dazu veranlasst, sich vom strömungsabhängigen Seitenliniensystem der Fische inspirieren zu lassen, um ein neues Strömungserfassungssystem zu entwickeln, das die Bugwelle des herannahenden Lkw erkennen kann, damit das Auto bereit ist zu reagieren.

Die Bionik beschränkt sich nicht auf die Flüssigkeitsdynamik. Eine wichtige Anwendung der Biomimetik ist der Bereich der Biomaterialien. Spinnenseide zum Beispiel ist leicht und flexibel und dreimal so stark wie Stahl. Solche Materialeigenschaften sind für verschiedene technische Fasern von Interesse. In der Robotik werden Tiermodelle wie Geckos als Inspiration für die Entwicklung von Kletterrobotern genutzt. Eine weitere Anwendung ist die Entwicklung von wasserabweisenden, selbstreinigenden Materialien, die von der Oberflächenstruktur des Lotusblatts inspiriert wurden.

Kursstruktur

Das Gebiet der Bionik ist so vielfältig wie die Natur selbst. An der HSRW konzentrieren wir uns auf drei der größten Teilbereiche der Bionik, nämlich die bioinspirierte Robotik, die Biomaterialien und die Biomimetik. Wir bieten in unserem MSc-Studiengang drei verschiedene Spezialisierungen mit einigen gemeinsamen Inhalten an. Thematisch sehen sie wie folgt aus:

Die drei Spezialisierungen sind sehr unterschiedlich. Der Schwerpunkt des MSc Bionics - Robotics liegt auf biomimetischer Intelligenz und Autonomie in Robotersystemen und Robotersystemen, der Schwerpunkt des MSc Bionics - Materials Science auf der Entwicklung von intelligenten Materialien, Leichtbaustrukturen und funktionalisierten Oberflächen und der Schwerpunkt des MSc Bionics - Biomimetics auf dem Kern der Biomimetik und biologischen Transformation. Aufgrund der Spezialisierung in jedem der Bereiche und der sehr unterschiedlichen Voraussetzungen, die jeder erwartet, müssen sich die Schüler/innen zum Zeitpunkt der Bewerbung für einen der drei Bereiche entscheiden. Es ist nicht möglich, zwischen ihnen zu wechseln, ohne grundsätzlich von vorne anzufangen.

Informationen für neue Studierenden

StudienanfängerInnen finden eine kurze Begrüßung und eine Einführung in das Moodle-Cockpit hier.

Lernergebnisse

Studierende, die sich für den Schwerpunkt Robotik entscheiden, studieren einen Studiengang, der sich in erster Linie auf die Steuerung und Programmierung von bioinspirierten Robotern und Robotersystemen konzentriert. Ein zweiter Schwerpunkt ist das Design und der Bau von biomimetischen Robotern und Systemen.

Das Programm ist in Blöcken aufgebaut. Der Kernblock umfasst experimentelle und mathematische Fähigkeiten, eine Einführung in das allgemeine Management und eine Einführung in die zentralen Lehren der Bionik. Der Robotik-Block konzentriert sich auf Computerprogrammierung, mathematische Analyse, die Physik von Robotern und die Steuerung von autonomem Roboterverhalten. Im letzten Block haben die Schüler/innen die Möglichkeit, ihre Neugierde oder Anwendung in der biomimetischen Technik oder Wissenschaft in einem unabhängigen Forschungsprojekt und einer Abschlussarbeit zu vertiefen.

Studierende, die sich für den Schwerpunkt Werkstoffe entscheiden, studieren einen Studiengang, der sich auf die Entwicklung und Herstellung neuartiger Werkstoffe konzentriert, mit einem besonderen Schwerpunkt auf der Chemie biologischer und biomimetischer Werkstoffe. Ein zweiter Schwerpunkt liegt auf der biomimetischen Anwendung von Materialien in der Konstruktion.

Das Programm ist in Blöcken aufgebaut. Der Kernblock umfasst experimentelle und mathematische Fähigkeiten, eine Einführung in das allgemeine Management und eine Einführung in die Grundlagen der Bionik. Der Materialblock konzentriert sich auf die Chemie von Kunststoffen und Verbundwerkstoffen, die Materialauswahl, intelligente Materialien und Leichtbausysteme. Der letzte Block bietet den Schülern die Möglichkeit, ihre Neugierde oder Anwendung in der biomimetischen Technik oder Wissenschaft in einem unabhängigen Forschungsprojekt und einer Abschlussarbeit zu verfolgen.

Studierende, die sich für den Schwerpunkt Biomimetik entscheiden, studieren einen Studiengang, der sich auf die kombinierten Bereiche Biologie und Technologie konzentriert und die Studierenden in die grundlegenden Konzepte beider Bereiche einführt, damit sie die Abstraktionen vornehmen können, die für Innovationen in der Biomimetik und der biologischen Transformation von zentraler Bedeutung sind.

Das Programm ist in Blöcken aufgebaut. Der Kernblock umfasst experimentelle und mathematische Fähigkeiten, eine Einführung in das allgemeine Management und eine Einführung in die Grundlagen der Bionik. Der Biomimetik-Block ist eine Kombination aus Biologie und Technologie. Im letzten Block haben die Schüler/innen die Möglichkeit, ihre Neugierde oder Anwendung in der biomimetischen Technik oder Wissenschaft in einem unabhängigen Forschungsprojekt und einer Abschlussarbeit zu verfolgen.

Absolventinnen und Absolventen des Studiengangs Master Bionik haben die Fähigkeit, wissenschaftliche und technische Aufgabenstellungen zu erkennen, zu analysieren und Lösungen zu finden. Durch den Erwerb von Schlüsselqualifikationen sind die Absolventen gut darauf vorbereitet, in Teams und Projekten zu arbeiten und Ergebnisse und Wissen zu vermitteln.

Voraussetzungen

Die Voraussetzungen (auch Learning Agreement Fächer genannt) bereiten Studierende mit unterschiedlichem Hintergrund auf das weitere Studium der Bionik vor. Ihr Umfang hängt vom akademischen Leistungsumfang des Bachelorabschlusses des Bewerbers ab. Die meisten Studierenden haben nach der 13. Klasse 6 Semester Unterricht absolviert, was 180 ECTS (European Credit Transfer System) Leistungspunkten entspricht. Einige Studierende haben 210 ECTS-Punkte absolviert. Die Feststellung der Gleichwertigkeit wird von UniAssist nach den Richtlinien der deutschen Kultusministerkonferenz vorgenommen. Studierende, die mit 180 ECTS-Punkten eingestuft werden, müssen die Grundkurse absolvieren, bevor sie sich für die Kernkurse anmelden können. Für Studierende, die mit 210 ECTS-Punkten ankommen, sind diese Kurse optional, werden aber dringend empfohlen.

Die Voraussetzungen für die einzelnen Spezialisierungen sind in den Links auf der rechten Seite beschrieben.

Kurse

Die einzelnen Kurse, aus denen sich die in der obigen Abbildung dargestellten Blöcke zusammensetzen, sind am Ende der Prüfungsordnung tabellarisch aufgeführt. Die Inhalte der einzelnen Kurse sind in den Modulhandbüchern beschrieben.

Zulassungsbedingungen

Die formalen Zugangsvoraussetzungen für den Master-Studiengang "Bionik" sind wie folgt:

• Bachelor-Abschluss in einem für die gewählte Spezialisierung relevanten Bereich (wie in der Zulassungsordnung beschrieben)
• Notendurchschnitt (mindestens) im Bachelor: 2,5 (berechnet nach der "Modifizierten Bayerischen Formel")
• Englisch-Niveau C1: Beachte, dass NUR die Zertifikate IELTS und TOEFL akzeptiert werden können. Dies ist auch eine formale Voraussetzung für Bewerbungen von deutschen und europäischen Studierenden. Der DAAD oder andere Sprachnachweise sind nicht ausreichend.
• Bewerber mit Abschlüssen, die außerhalb des Europäischen Hochschulraums erworben wurden, müssen zusätzlich einen Nachweis über eine gültige standardisierte Qualifikationsprüfung vorlegen. Einzelheiten zu den erforderlichen Prüfungen und Leistungsniveaus findest du in der Zulassungsordnung (Link oben rechts).

Projekt & Abschlussarbeit

Die ARP- und Abschlussarbeitskomponente ist sehr flexibel. Das Konzept ist, dass die Schüler/innen diese großen praktischen Projekte nutzen können, um Bereiche von individuellem Interesse zu erforschen. Manchmal führen sie zu einer Karriere in der Forschung und Entwicklung, für andere sind sie einfach eine wissenschaftliche Erkundung aus Neugier. Das ARP und die Abschlussarbeit können in einem Universitätslabor oder als Teil eines Universitätsteams durchgeführt werden, von denen es mehrere gibt - auf der ENSPIRE-Website findest du weitere Informationen zu den derzeit verfügbaren oder laufenden Projekten. Es gibt auch die Möglichkeit, das ARP und/oder die Abschlussarbeit in einem Labor an einer unserer internationalen Partneruniversitäten zu absolvieren. Manche Schüler/innen entscheiden sich dafür, ihr ARP und/oder ihre Abschlussarbeit in einem Unternehmen zu machen - das ist nicht einfach, kann aber mit etwas Glück eine schöne Einführung in die deutsche Arbeitswelt sein.

BERUFSWEGEN

Experten für Bionik/Biomimetik arbeiten in einem sehr interdisziplinären Bereich, der sowohl technische als auch biologische Fachkenntnisse erfordert. Darüber hinaus wächst das Interesse an potenziellen Einsatzmöglichkeiten für bioinspirierte Materialien und Maschinen in vielen Sektoren und Branchen, so dass die Nachfrage nach Fachkräften in diesen Bereichen steigt.

Mögliche Beschäftigungsbereiche für Absolventen sind:

• Robotik Unternehmen
• Automobil-/Luftfahrtindustrie, insbesondere in den Bereichen Autonomie und Leichtbau.
• Industrien und Forschungseinrichtungen, die sich mit Mikro-/Nanotechnologie beschäftigen
• Biomaterialien-Industrie
• Energietechnik
• Technische Beratung
• Forschungseinrichtungen
• Auf Biomimetik spezialisierte Dienstleister und Experten

Doktoratsstudium

Der erfolgreiche Abschluss des MSc in Bionik (beide Spezialisierungen) qualifiziert den Absolventen auch für die Zulassung zum Promotionsstudium, entweder an der HSRW oder anderswo. Alle Promotionen an der HSRW werden in Zusammenarbeit mit mindestens einer anderen Hochschule durchgeführt. Zu den aktuellen und früheren Kooperationen im Bereich Bionik gehören unter anderem:

• Universitá di Salento (Italy)
• Sorbonne Université (France)
• Universität Münster (Germany)
• University of Groningen (Netherlands)
• Radboud University (Netherlands)
• Universität Duisburg-Essen (Germany)
• Carleton University (Canada)
• Helmuth Schmidt Universität (Germany)

Akkreditierung

Dieses Programm ist bis 2026 von der ASIIN akkreditiert.

* Dieser Studiengang ist gemäß §62a HG NRW für ein Studium in Teilzeit geeignet.