Die drei Pinguine scheinen sich wohl zu fühlen. Im Aquarium ziehen sie gemächlich ihre Kreise, paddeln nach oben, wie um Luft zu schnappen, und tauchen dann in eleganten Bewegungen wieder ab zum Boden. Nur eines irritiert: der blaue Schriftzug "Festo" am Hinterteil der behänden Schwimmer. Der ist kein Werk von Tierquälern mit Tätowiernadel, auch wenn ahnungslose Zuschauer das manchmal denken. "Auf der Hannover Messe haben uns Besucher kritisiert, weil wir die armen Tiere in das enge Becken sperren, so ganz ohne Pflanzen und Nahrung", schmunzelt Markus Fischer.

Der gelernte Werkzeugmacher, Architekt und Leiter der Abteilung für Unternehmensdesign von Festo klickt das Video mit den Pinguinen weg und geht ins Nachbarbüro. Dort liegen die drei Pinguine und ein Mantarochen auf dem Trockenen. Fischer zippt bei dem Manta einen fast unsichtbaren Reißverschluss auf und zieht dem Fisch die Haut über die Ohren. Zum Vorschein kommt eine Art U-Boot mit wasserdichtem Drucktank, in dem die ganze Technik des Mantarochens untergebracht ist. An der Seite befinden sich etliche Schnüre, die bewegliche Flossen mit künstlichen Muskeln an den Flügeln und am Schwanz verbinden und so dem Techniktier zu verblüffend geschmeidigen Bewegungen verhelfen.

Selbststeuernde mechanische Tiere

Die Pinguine - oder AquaPenguins, wie sie in der Unternehmensnomenklatur heißen - waren die Stars der Hannover Messe 2008 und in allen Nachrichten zur Eröffnung zu sehen: selbststeuernde mechanische Tiere, die seit 2006 zum Stammpersonal am Messestand der Festo AG & Co. KG gehören: der AquaRay etwa, ein täuschend echt aussehender Mantarochen, oder AirPenguin und AirRay, die heliumgefüllten Ableger von Pinguin und Manta, die mit sanften Flossenschlägen ihrer silbrigen Folienhülle lautlos durch die Halle schwebten. Die Highlights im vergangenen Jahr: Aqua- und AirJelly, Quallen mit riesigen Tentakeln, die mit ihren faszinierenden Pumpbewegungen und Lichteffekten die Besucher fesselten.

AquaPenguin, AirRay und AquaJelly sind ideale Botschafter der Firma aus Esslingen, die extrem erklärungsbedürftige Produkte herstellt - mechatronische Steuerungen, Antriebe mit Druckluft und elektrische Linearantriebe, die Maschinen, Produktionsstraßen und Roboter in der Industrie bewegen. "Wir positionieren damit unsere Marke, zeigen unseren Kunden unsere Lösungskompetenz und machen uns attraktiv als Arbeitgeber", sagt Markus Fischer. "So können wir Ideen für neue Produkte testen, ohne dass wir gleich ein Produktversprechen abgeben."

Lernen von der Natur

Es gibt durchaus Überlegungen, die animalischen Unterwasserfahrzeuge in abgewandelter Form zum Beispiel zur Kontrolle von Pipelines oder zum Aufspüren illegaler Abwasserkanäle einzusetzen. Doch in erster Linie sollen die Robotertiere ihren Entwicklern als mechatronische Lernobjekte dienen.

Lernen von der Natur und deren Gesetzmäßigkeiten in der Technik umsetzen, so lautet ein Prinzip des Familienunternehmens mit 85-jähriger Tradition. Alle Prozesse in der Natur seien fließend und energiesparend organisiert, erläuterte der heutige Aufsichtsratsvorsitzende Wilfried Stoll schon 1992 in einer programmatischen Rede, die offiziell als Geburtsstunde des Projekts gilt. Doch erst 2006 wurde das sogenannte "Bionic Learning Network" gegründet, mit Markus Fischer als Leiter eines fünfköpfigen Teams. In dem Namen steckt alles, was die Einrichtung ausmacht:

• Bionik: Die Wortschöpfung aus Biologie und Technik bedeutet das Übertragen von Bauprinzipien aus der Pflanzen- und Tierwelt auf technische Produkte. Beliebte Beispiele sind Leichtbaumaterialien mit luftig gewachsenen Strukturen oder die raue Oberfläche der Lotusblätter, die Schmutz einfach abperlen lassen.
• Learning: Die Geburt eines mechatronischen Mantas ist keine Spaßveranstaltung, sondern harte Arbeit. Sie nimmt in der Regel rund ein Mannjahr in Anspruch, verteilt auf mehrere Köpfe mit Expertise in Biologie, Mechanik sowie Steuerungs- und Regelungstechnik. Das während der Entwicklung erworbene Know-how der interdisziplinären Teams soll helfen, Kundenwünsche der Zukunft schnell in Lösungen umzusetzen.
• Network: Keines der bisherigen Projekte entstand allein in den Arbeitsräumen von Fischers Team in Esslingen, sondern in Kooperation mit Universitäten oder anderen Firmen, darunter so renommierte Anstalten wie die Cornell University im US-Bundesstaat New York und das Massachusetts Institute of Technology, das mit nach biologischem Vorbild entwickelten Festo-Muskeln einen beweglichen Mini-Wolkenkratzer gebaut hat.

Auch den AquaPenguin hat Festo nicht allein, sondern in Zusammenarbeit mit der Berliner Firma EvoLogics GmbH konstruiert. Ebenso zahlreich sind die Kooperationen im Unternehmen selbst: Steuerungs- und Regelungstechniker, Spezialisten aus Forschung und Entwicklung, dem Produktionsmanagement, der Produktentwicklung und dem Display-Bau tragen wesentlich zum Gelingen der Projekte bei.

Mal werden die Ideen für die einzelnen Projekte von Fischer zusammen mit dem Vorsitzenden von Vorstand und Aufsichtsrat sowie dem Leiter der Konzernkommunikation ausgebrütet, mal bringen die Mitarbeiter von Festo Vorschläge ein, mal haben Partnerfirmen eine Idee, die sich für ein Festo-Tier eignet, oder Studenten wollen eine Abschlussarbeit machen.

Eine ganz neue Klasse von Robotern

Manchmal steckt auch die geniale Idee eines Einzelnen dahinter - wie die von Leif Kniese von der Firma EvoLogics GmbH, einem aus dem Fachgebiet für Bionik und Evolutionstechnik der TU Berlin gegründeten Unternehmen. Er entdeckte beim Angeln in Norwegen das Funktionsprinzip der Fischflosse und setzte es im Jahr 2000 technisch um. Wie eine Fischflosse funktioniert, ist in Worten schwer zu erklären, deshalb drückt Markus Fischer lieber ein Stück Flosse aus Kunststoff gegen seine Hand. Statt sich wegzubiegen, wie man es erwarten würde, schmiegt sich der weiße Keil an die Haut an. Mit diesem Prinzip verstärkt der Fisch den Schlag seiner Schwanzflosse, wenn er nur leicht den Körper biegt. Kniese hat dies umgesetzt, indem er im Inneren der hohlen Flosse feine Stege anbrachte, die eine S-Form erzeugen.

Dieses Prinzip nutzt Festo auch beim AquaRay, dem eleganten schwarzen Manta. Der bewegt seine Flügelflossen damit nicht nur nach oben und unten, sondern verdreht sie auch. Denn um vorwärts zu kommen, kippen echte Fische die Unterseiten ihrer Flossen bei der Aufwärtsbewegung leicht nach vorn, bei der Abwärtsbewegung leicht nach hinten. Das Prinzip, auf Druck mit Gegendruck zu reagieren, ist patentiert und wird bereits beim Vileda-Wischmopp angewandt: Je fester man den nassen Mopp in den kleinen, dem Eimer aufgesetzten Auswringkorb presst, desto stärker drücken dessen Lamellen gegen die Fasern. Die Wringleistung wird dadurch deutlich verstärkt.

Bionische Systeme sind nachgiebig und wenig störanfällig

Das Flossenphänomen dürfte noch in vielen weiteren Produkten zum Einsatz kommen - in der Produktionstechnik exklusiv von Festo, denn so lautet die Vereinbarung mit dem Erfinder. Was möglich ist, demonstriert Markus Fischer in einer Anlage vor seinem Büro. Auf Knopfdruck setzt sich ein Arm in Bewegung, der von drei dünnen Seilen in jede beliebige Richtung gebogen wird. Unten sitzen drei sogenannte FinGripper - elastische Finger mit eingebautem Flossenprinzip, die sich abwechselnd um drei Energiesparlampen schmiegen und diese in die Fassung in der Mitte setzen. Die Energiesparlampen haben unterschiedliche Formen, doch weil der Greifer elastisch ist, passt er sich jeder Kontur an und behandelt die Lampen wie rohe Eier. Auch ein Schubser gegen die Aufhängung bringt den Arm nicht aus der Ruhe - "ein großer Vorteil gegenüber herkömmlichen Industrierobotern", so Fischer. Bionik heißt eben nicht nur, dass es so aussieht wie in der Natur, es hat auch dieselben Vorteile: Bionische Systeme sind nachgiebig und wenig störanfällig.

Der BionicTripod mit FinGripper könnte damit der Ausgangspunkt einer ganz neuen Klasse von Robotern sein, die als dritte Hand mit dem Menschen zusammenarbeiten. Was damit schon heute möglich ist, zeigt eine Demo-Anlage, die ein holländischer Produzent von Blumenzwiebeln und Gemüse aufgebaut hat. In Windeseile schnappt sich der FinGripper Blumenzwiebeln von einem Fließband. In Neuseeland, so habe neulich ein Biologieprofessor Markus Fischer erzählt, komme ein Drittel der Apfelernte auf den Müll, weil die Früchte durch die rohe Behandlung faulten. Der FinGripper dagegen würde die Äpfel so sanft verpacken, dass der Ausschuss gering bleibe.

Fingerspitzengefühl hat auch "Airic's Arm": Der Torso des Roboters wird im sogenannten Lasersinter-Verfahren schichtweise aus pulverisiertem Kunststoff mit Laserstrahlen aufgebaut. Der Clou ist jedoch sein Arm, den eine Robotersteuerung über ein Gewirr aus Gelenken, Schrauben und künstlichen Muskeln dirigiert. Seine künstlichen Muskeln sind eine Festo-Spezialität. Werden die Schläuche mit Luft aufgepumpt, verdicken sie sich und werden dadurch kürzer - wie echte Muskeln. Sie bewegen eine Knochenstruktur, die wie beim Menschen aus Elle und Speiche, Mittelhandknochen und Fingerknochen sowie Schulterkugelgelenk und Schulterblatt besteht. Solche Gelenke gibt es in der Technik nicht. Dank geschickter Hebelwirkung ist Airic's Arm fast so beweglich wie sein natürliches Vorbild und hebt mühelos kiloschwere Hanteln - obwohl er im Vergleich zu einem menschlichen Arm, der 64 Muskeln besitzt, mit nur 30 Muskeln auskommen muss.

Das sieht faszinierend aus. Doch soll Airic's Arm nicht nur fürs Unternehmen werben, sondern Serientechnologien erproben. Denn der Luftmuskel ist inzwischen ein Standardprodukt aus dem Festo-Katalog, der immer mehr Anwendungen erobert. So haben die Schwaben einen Fahrsimulator gebaut, dessen Sitz an sechs der Muskeln aufgehängt ist und kräftig durchgerüttelt wird. Das ist viel einfacher und günstiger als mit hydraulischen Aktoren und fühlt sich lebensechter an.

Das Thema Energieeffizienz werde eine immer größere Rolle spielen

Wichtig sei, so Forschungsleiter Peter Post, grundsätzliche methodische Ansätze zu entwickeln. Es geht also nicht um einen speziellen Greifer für einen bestimmten Kunden, sondern darum, das Prinzip des Greifens aus einer neuen - eben der bionischen - Perspektive zu betrachten. Doch das falle börsennotierten Unternehmen schwer, so Markus Fischer: "So etwas wie das Bionic Learning Network ist ein langfristiges Investment eines Familienunternehmens, das auf die Schnelle keinen Beitrag für die Quartalszahlen liefert und in einem kurzfristig orientierten Unternehmen infrage gestellt würde."

Und mit welchem Tier überrascht uns Festo dieses Jahr auf der Hannover Messe? Markus Fischer schmunzelt nur: "Lassen Sie sich überraschen." Eines sei aber klar: Das Thema Energieeffizienz werde eine immer größere Rolle spielen. Und auch da ist Festo mit seinen bionischen Systemen ganz weit vorn, denn die Natur hat in rund vier Milliarden Jahren Evolution konkurrenzlos energieeffiziente Antriebe entwickelt. In der Technik ist der Aufwand noch etwas höher, etwa beim neuen Festo CyberKite, einem selbstlenkenden Drachen, der einen Teil seiner Energie zur Steuerung über den Zug der Leinen aus der Kraft des Windes holt.