Mit mikroperforierten 3D-Paneelen stabilisieren Forschende die Grenzschicht an Flugzeugflügeln – ein Durchbruch für effizientere und emissionsärmere Luftfahrt.
Der Sichelflügel in der Messstrecke des Niedergeschwindigkeits-Windkanal Braunschweig. Das 3D-gedruckte Absaugpaneel wurde im oberen Drittel des Flügels installiert und ist in grau zu erkennen.
Hendrik Traub
Forschende der Technischen Universität Braunschweig haben im Exzellenzcluster SE²A einen wichtigen Fortschritt für die nachhaltige Luftfahrt erzielt: Mithilfe speziell entwickelter, 3D-gedruckter Absaugpaneele ist es gelungen, die Luftströmung entlang von Flugzeugflügeln gezielt zu stabilisieren und dadurch den Luftwiderstand zu reduzieren. Grundlage der Experimente war der Niedergeschwindigkeits-Windkanal Braunschweig (NWB), in dem sich Grenzschichtverhalten realitätsnah simulieren lässt.
Ziel der Forschungsarbeiten ist es, Emissionen und Energieverbrauch im Luftverkehr zu senken. Dabei spielt die sogenannte Grenzschicht – der Bereich der Strömung direkt an der Flügeloberfläche – eine zentrale Rolle. Bereits 2024 hatte das Team nachgewiesen, dass mikroperforierte Absaugpaneele aus dem 3D-Drucker eine sogenannte Laminarisierung der Grenzschicht ermöglichen. Ein Teil der Luft wird dabei durch winzige Löcher abgesaugt, was die Strömung stabilisiert.
Reduktion der Reibung um bis zu 90 %
Im Mai 2025 gelang es nun erstmals, auf einem 3D-gedruckten Sichelflügel eine laminare Grenzschicht dauerhaft zu erzeugen. Der laminar-turbulente Umschlag konnte gezielt stromabwärts verschoben werden. Laminare Strömung reduziert die Reibung um bis zu 90 % – ein großer Vorteil, da die Luftreibung etwa die Hälfte des aerodynamischen Widerstands moderner Flugzeuge ausmacht.
Der Sichelflügel wurde eigens für diese Untersuchungen am Institut für Strömungsmechanik entworfen. Seine besondere Geometrie erlaubt die gezielte Analyse aerodynamischer Übergänge. Die Herstellung der mikroperforierten Absaugpaneele erfolgte am Institut für Mechanik und Adaptronik. Die Kombination aus Design, Fertigung und Windkanaltests, auch in Zusammenarbeit mit dem DLR, zeigt: Die laminare Strömungskontrolle per 3D-Druck ist ein vielversprechender Ansatz für effizientere Flugzeuge – vom Segler bis zum Passagierjet.
