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Hautstruktur von Haien für effizientere Motoren

| Redakteur: Benjamin Kirchbeck

Wie lässt sich die Oberfläche von Motoren oder Windkraftanlagen so optimieren, dass die Reibung reduziert und die Maschinen effizienter werden? Forscher sind bei Haien fündig geworden und übertragen die Struktur nun im nächsten Schritt auf Turbolader.

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Die Haut von schnellschwimmenden Haien ist mit Riblets versehen, die die oberflächennahe Reibung so reduzieren, dass der Energieverbrauch deutlich abnimmt.
Die Haut von schnellschwimmenden Haien ist mit Riblets versehen, die die oberflächennahe Reibung so reduzieren, dass der Energieverbrauch deutlich abnimmt.
(Bild: Pexels)

Wie die Oberfläche von Bauteilen, zum Beispiel von Windkraftanlagen oder von Motoren, so optimiert werden kann, dass die Reibung reduziert und die Maschinen effizienter werden, war Thema eines Forschungsprojektes der Jade Hochschule. Die Jade Hochschule führte das dreijährige Projekt in Kooperation mit der Hochschule Mittweida in Sachsen durch.

„Die Oberflächenstrukturen, die wir nachgebildet haben, sind eigentlich eine Errungenschaft der Natur – genauer der Evolution von schnellschwimmenden Haien“, erklärt Prof. Dr. Karsten Oehlert, Projektleiter vom Fachbereich Ingenieurwissenschaften der Jade Hochschule. „Die Haut der Haie ist mit sogenannten Riblets ausgestattet, die die oberflächennahe Reibung reduzieren, so dass der Hai bei der Jagd Energie spart.“

Die Hochschule Mittweida untersuchte anschließend die Übertragbarkeit der Ribletstrukturen auf Materialien und Oberflächen mittels Hochrate-Laserstrukturierungstechnologien. Die Ergebnisse wurden von der Jade Hochschule experimentell überprüft: Als eine der wenigen Hochschulen Deutschlands ist diese mit einem Windkanal ausgestattet, in dem die strömungstechnischen Fragestellungen experimentell untersucht werden konnten.

Neben der Untersuchung der Materialien wurde ein Prognosetool entwickelt. Dieses Programm kann berechnen, inwieweit die Riblet-Struktur die Effizienz eines real gefertigten Bauteils erhöhen könnte. In einem nächsten Schritt sollen die Ribletstrukturen auf Turbolader für Automobil-Motoren, aufgebracht werden. Versehen mit der neuen Struktur kann der optimale Bereich, in dem der Turbolader arbeitet, erweitert und damit die Leistung des Motors gesteigert werden.

Gefördert wurde das Forschungsprojekt „Optimierung der strömungsmechanischen Auslegung von Energiemaschinen durch Einsatz von Hochrate-Laserstrukturierungstechnologien“ bisher mit insgesamt zwei Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Nun wurde zur Umsetzung der Forschungs- und Entwicklungsergebnisse in die industrielle Wirklichkeit am Studienort Wilhelmshaven der Jade Hochschule ein Konsortium mit Unternehmen der Region gegründet.

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