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28.01.2020 | Oberflächentechnik | Nachricht | Onlineartikel

Effizientere Turbomaschinen dank Haifischhaut

Autor:
Nadine Winkelmann
1:30 Min. Lesedauer

Sogenannte Riblets auf der Haut von Haien reduzieren die oberflächennahe Reibung, so dass der Hai bei der Jagd Energie spart. Diese Struktur haben Wissenschaftler der Jade Hochschule auf Turbomaschinen übertragen, um deren Leistungsfähigkeit zu erhöhen.

Im Forschungsprojekt der Jade Hochschule suchte man nach einer Möglichkeit, die Bauteiloberflächen von beispielsweise Windkraftanlagen oder Motoren so zu optimieren, dass die Reibung reduziert und die Maschinen effizienter werden. Das Forschungsvorhaben "Optimierung der strömungsmechanischen Auslegung von Energiemaschinen durch Einsatz von Hochrate-Laserstrukturierungstechnologien" wurde mit insgesamt zwei Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. 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.“ Diese Struktur kann nun auf Energiemaschinen, wie Windkraftanlagen oder Gasturbinen oder auf strömungsausgesetzte Bauteile, zum Beispiel Bahn-, Flugzeug- oder Schiffsrümpfe, übertragen werden.

Experimentelle Überprüfung im Windkanal

Die Hochschule Mittweida untersuchte die Übertragbarkeit der Riblet-Strukturen 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, das berechnen kann, inwieweit die Riblet-Struktur die Effizienz eines real gefertigten Bauteils erhöhen könnte. Im nächsten Schritt sollen die Strukturen auf Turbolader, die unter anderem in Automobil-Motoren eingebaut sind, aufgebracht werden. So soll der optimale Bereich, in dem der Turbolader arbeitet, erweitert und damit die Leistung des Motors gesteigert werden.
 

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