Effizient wie ein Hai auf der Jagd - Strömungsmechanisches Forschungsprojekt bewilligt

Wie die Oberfläche von Bauteilen, zum Beispiel von Windkraftanlagen, so optimiert werden kann, dass die Reibung reduziert und die Maschinen effizienter werden, ist Thema eines Forschungsprojektes der Jade Hochschule. Das Forschungsvorhaben „Optimierung der strömungsmechanischen Auslegung von Energiemaschinen durch Einsatz von Hochrate-Laserstrukturierungstechnologien“ wurde jetzt mit einer Fördersumme von insgesamt zwei Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung bewilligt. Die Jade Hochschule führt das dreijährige Projekt in Kooperation mit der Hochschule Mittweida in Sachsen durch.

Die Natur als Vorbild

„Die Oberflächenstrukturen, die wir nachbilden möchten, 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, sodass der Hai bei der Jagd Energie spart.“ Diese Struktur könne auf Energiemaschinen, wie Windkraftanlagen oder Gasturbinen oder auf strömungsausgesetzte Bauteile, zum Beispiel Bahn-, Flugzeug- oder Schiffsrümpfe, übertragen werden.

Experimentelle Überprüfung und Prognosetool

Die Hochschule Mittweida untersucht die Übertragbarkeit der Ribletstrukturen auf Materialien und Oberflächen mittels Hochrate-Laserstrukturierungstechnologien. Die Ergebnisse werden von der Jade Hochschule experimentell überprüft: Als eine der wenigen Hochschulen Deutschlands ist diese mit einem Windkanal ausgestattet, in dem die strömungstechnischen Fragestellungen verifiziert werden können. Neben der experimentellen Untersuchung der Materialien soll ein Prognosetool entwickelt werden. Dieses Programm soll berechnen, inwieweit die Riblet-Struktur die Effizienz eines real gefertigten Bauteils erhöhen könnte.

Transfer in die industrielle Wirklichkeit

„Das Forschungsvorhaben fügt sich thematisch sehr gut in die Strategie der Jade Hochschule ein“, sagt Oehlert. So könnten die zu erforschenden Aufgaben den Zukunftsfeldern Energie-, Klima- und Umwelttechnologien, Maritime Technologien und Produktionstechnologien unmittelbar zugeordnet werden. „Die zu erwartenden Erkenntnisse werden wertvolle Beiträge für die zukunftsträchtigen Themengebiete Energieeffizienz und Ressourcenschonung liefern.“
Im Rahmen des Wissens- und Technologietransfers am Studienort Wilhelmshaven der Jade Hochschule soll spätestens im Jahr 2018 ein Konsortium mit Unternehmen der Region gegründet werden zur Umsetzung der Forschungs- und Entwicklungsergebnisse in die industrielle Wirklichkeit.

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Bilder unten (v.li.):
Inwieweit sich die Riblet-Strukturen auf Materialen übertragen lassen, wird in dem aktuellen Forschungsprojekt untersucht. Foto: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Antriebstechnik, Berlin
Prof. Dr. Karsten Oehlert. Foto: Jade HS

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