Vereisung bei Flugzeugtragflächen – Schutz durch superhydrophobe Titanoberflächen

Vor allem in den Wintermonaten kann je nach Wetterlage die Vereisung der Tragflächen bei Flugzeugen zu erheblichen Kosten und Umweltbelastungen führen. Auf Titan können durch Anodisation (elektrolytische Oxidation in schwachen Säurelösungen unter Einsatz von Gleichstrom) porige Oxidstrukturen erzeugt werden, bei denen die Poren 60 nm bis 70 nm Durchmesser und etwa 650 nm Länge besitzen. Durch eine anschließende organische Beschichtung entstehen superhydrophobe Oberflächen, die zudem ihre Eigenschaften über einen weiteren Temperaturbereich beibehalten. Erste Anwendungen bei Kanten der Tragflächen in Kombination mit einer Heizeinrichtung zeigen vielversprechende Einsatzmöglichkeiten, wie Untersuchungen bei Airbus gezeigt haben. Titan stellt hier aufgrund seines geringen Gewichts und der guten mechanischen Eigenschaften in Ergänzung zu CFK einen vorteilhaften Werkstoff dar.

Durch zyklische Enteisungsversuche konnte gezeigt werden, dass die Kombination einer superhydrophoben Oberfläche, basierend auf TiO₂-Nanoröhren, mit einem elektrischen Heizsystem zu einer Leistungsersparnis von bis zu 66 % gegenüber konventionellen, elektrischen Enteisungssystemen ohne superhydrophobe Oberflächen führen kann. Durch die Kombination einer nanostrukturierten Oberfläche mit einer superhydrophoben Beschichtung kann die Eisadhäsion signifikant reduziert und der Leistungsbedarf zum Enteisen von Flugzeugen gesenkt werden kann. Die neu entwickelte Oberfläche bietet die Möglichkeit, zukünftige Flugzeuge noch sicherer, energiesparender und umweltverträglicher zu gestalten. Die Ergebnisse und Erkenntnisse hinsichtlich Vereisung und Eishaftung können neben dem Bereich der Luft- und Raumfahrt auch auf andere Industriezweige, wie etwa Energieerzeugung- und transport (Flügelvereisung, Windenergieanlagen, Vereisung von Stromleitungen) übertragen und dort genutzt werden.

Quelle: L. Wermuth; WOMag 4/2015