Der Schöpfung abgeschaut

Haifischhaut-Lack spart Kerosin

Patent der Natur abgekupfert: Lacksystem, welches den Strömungswiderstand reduziert.

Forscher haben einen Lack entwickelt, der den Strömungswiderstand bei Flugzeugen und Schiffen reduziert. Die Grundidee für diese Erfindung lieferte die Haut von Haien. Die Hautoberfläche der eleganten Raubfische ist so aufgebaut, dass sie den Strömungswiderstand deutlich verringern kann.

«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 im Fraunhofer-Instituts für Materialforschung arbeitet. "Denn die Flugzeughaut muss Temperaturschwankungen von minus 55 bis plus 70 Grad Celsius, intensive UV-Bestrahlung und hohe Geschwindigkeiten schadlos überstehen.

Lack mit Matrize aufgetragen

«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 grösste Herausforderung bestand darin, einen technisch-physikalischen Widerspruch aufzulösen», so Stenzel. «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 des Treibstoffes eingespart werden. Hochgerechnet auf den Weltluftverkehr sind das jährlich rund 4,48 Mio. Tonnen.

Auch für Schiffe einsetzbar

Der «Haifischhaut-Lack» könnte auch als Schiffsanstrich Verwendung finden. 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 2000 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.

Zum Thema:
Kurzfilm über das Forschungsprojekt