Nr. 263 / 2014

27. November 2014 : Glatt wie .... eine Haifischhaut

Die Physikerin Juliane Tschentscher erforscht an der Universität Osnabrück die Verwertbarkeit neuartiger Lacke für Flugzeuge. Vorbild dafür ist die Haut von Haifischen.

Auf den ersten Blick wirkt sie makellos glatt. Aber das ist Haifischhaut mitnichten. »Wenn man sie genauer betrachtet, zeigt sich, dass diese Oberfläche mikrostrukturiert ist. Das macht die Tiere im Wasser aerodynamischer«, erklärt die Physikerin Juliane Tschentscher von der Universität Osnabrück. Und was für das Wasser gilt, ist ebenso in der Luft von Nutzen. Aus diesem Grund ist die Oberfläche von Flugzeugen ähnlich der einer Haifischhaut konstruiert. Diese besondere Aerodynamik funktioniert aber nur, wenn die Oberfläche nicht beschädigt ist.

Um dies zu überprüfen, hat die Osnabrücker Doktorandin für den Flugzeugbauer Airbus ein Gerät entwickelt, welches den Lack eines Jets abtasten kann. Der Auftrag erfolgte durch das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) in Bremen. Zugleich soll ein neuartiger Lack getestet werden, der sich die schuppige Haut der Haie zum Vorbild nimmt. Die »Haifischhaut« besteht aus dreieckigen Riffeln, die für einen geringeren Luftwiderstand und für Einsparungen beim Treibstoff sorgen soll.

Das Testgerät von Tschentscher ermöglicht es, diesen Lack, der überwiegend aus Nanopartikeln besteht, auf Risse und seine Haltbarkeit hin zu testen. Bei diesem Verfahren nutzt sie Licht. Tschentscher begann ihre Forschung vor drei Jahren in der Forschungsgruppe »Ultrakurzzeitphysik« von Prof. Dr. Mirco Imlau, damals noch in Verbindung mit ihrer Bachelorarbeit. Der Startpunkt war zunächst einfach gestrickt. »Wir haben mit dem Laserpoint auf unsere Proben gezielt und an der Wand geschaut, wohin das Licht streut.«

Im Laufe ihrer Forschung konnte das Verfahren perfektioniert werden: Die Laserstrahlen treffen aus drei Richtungen auf den Lack, wobei die Reflexion des Lichts anschließend gemessen wird. Auf diese Weise können Unregelmäßigkeiten im Lack gefunden werden, auch wenn sie noch so klein sind. Der Nutzen einer unbeschädigten Lackierung liegt vor allem in einer Kerosin-Ersparnis: Laut Berechnungen des IFAM könnte dieser neuartige Lack weltweit Treibstoffersparnisse von bis zu 4,48 Millionen Tonnen erzielen.

Im Rahmen einer Kooperation mit einem Unternehmen aus Karlsruhe wird nun an einem Prototyp gearbeitet. Das Gerät könnte schon 2015 serienreif auf den Markt kommen, wenn alles nach Plan läuft. Das Testgerät sowie der Lack werden wohl zunächst nur an Transport-und Militärflugzeugen getestet werden. Der Grund dafür wirkt eher banal: Die »Haifischhaut« lässt das Flugzeug matt erscheinen, sodass die Namen der Airlines nicht wie zuvor, glänzend und gut sichtbar auf ihren Flugzeugen aufgetragen werden können. Für Tschentscher ist dieses Projekt vor allem ein großer persönlicher Erfolg: »Es ist schön zu sehen, dass etwas Zählbares dabei herauskommt.«

Weitere Informationen für die Redaktionen:
M.Sc. Juliane Tschentscher, Universität Osnabrück
Fachbereich Physik, AG Ultrakurzzeitphysik
Barbarastraße 7, 49076 Osnabrück
Tel: +49 541 969 2678
jtschent@uni-osnabrueck.de
http://www.imlau.physik.uos.de/