Fraunhofer-Entwicklung sowohl für Flugzeuge als auch Schiffe gedacht
Bremen - Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen haben einen Lack entwickelt, der den Strömungswiderstand bei Flugzeugen und Schiffen reduzieren kann. Die Grundidee für diese Erfindung lieferte die Haut von Haien: Die Placoidschuppen der Knorpelfische weisen mikroskopisch kleine Rillen auf, die parallel zur Strömung ausgerichtet sind und eine Verminderung des Reibungswiderstands bewirken: Von der Natur für die Bewegung im Wasser entwickelt, aber im Prinzip durchaus auf die Luft übertragbar.
"Die größte Herausforderung war, dieses Wissen in einen Lack zu übertragen, der den extremen Anforderungen in der Luftfahrt Stand hält", so Volkmar Stenzel, der im Team mit Yvonne Wilke und Manfred Peschka arbeitet. "Denn die Flugzeughaut muss Temperaturschwankungen von minus 55 bis plus 70 Grad Celsius, intensive UV-Bestrahlung und hohe Geschwindigkeiten schadlos überstehen. Zudem kommt noch der Abrieb beim Reinigen der Luftfahrzeuge oder durch Staubbelastungen beim Start." Das Forscherteam ist für seine Leistungen mit dem Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2010 ausgezeichnet worden.
Es rechnet sich
"Neben dem Wissen, welche Anforderungen die Lackschicht erfüllen muss, ist es natürlich eine große Herausforderung einen solchen Lack herzustellen und ihn dann auf ein Flugzeug zu applizieren", erklärt Stenzel. Der Lack besteht aus einer ausgeklügelten Rezeptur, bei der Nanopartikel dafür sorgen, dass er UV-Strahlung, Temperaturwechsel und mechanische Belastungen dauerhaft aushält.
"Die Lösung besteht darin, dass der Lack nicht direkt, sondern gleichmäßig in einer dünnen Schicht über eine entsprechend strukturierte Matrize aufgetragen wird." Erste Versuche zeigen, dass dies auch funktioniert. Mit der Applikation eines solchen Lackes kann mindestens ein Prozent Treibstoffkosten eingespart werden. Hochgerechnet auf den Weltluftverkehr sind das jährlich rund 4,48 Millionen Tonnen Treibstoff.
Große Einsparpotenziale bei Schiffen
Der "Haifischhaut-Lack" könnte auch als Schiffsanstrich Verwendung finden. "Hier kommt allerdings erschwerend hinzu, dass sich am Rumpf des Schiffs Muscheln oder Algen ansiedeln", erklärt Stenzel. Die Forscher arbeiten an zwei Lösungen für das Problem. "Eine Möglichkeit besteht darin, den Lack so aufzubauen, dass Fouling-Organismen keinen festen Halt finden und beispielsweise bei höherer Geschwindigkeit einfach wieder abgespült werden. Die Zweite zielt darauf ab, ein Anti-Fouling zu integrieren, das unbedenklich für die Natur ist", so Wilke.
In Tests mit einer Schiffbau-Versuchsanstalt konnte die Reibung um mehr als fünf Prozent reduziert werden. Bei einem Containerschiff bedeutet dies, hochgerechnet auf ein Jahr, ein Einsparungspotenzial von 2.000 Tonnen Treibstoff. Weitere Anwendungen des Lacks könnten etwa Rotorblätter bei Windenergieanlagen sein, denn auch hier wirkt sich der Luftwiderstand der Rotorblätter negativ aus. Der neue Lack würde den Wirkungsgrad der Anlagen - und damit den Energiegewinn - verbessern. (pte/red)
