Entwicklung von Anti-Eis-Beschichtungen

 
Die Vereisung von technischen Geräten und Anlagen führt zu wirtschaftlichen Einbußen und sicherheitstechnischen Problemen. Kosten für Betriebs- und Wartungskosten steigen, die Materialbeanspruchung nimmt zu sowie das Risiko von Kontroll- und Sicherheitsverlust ist erhöht. Aufgrund der bedeutenden Brisanz technischer Vereisungen gibt es eine Vielzahl von technischen Konzepten, mit denen die Vereisung entfernt oder noch besser, weitestgehend verhindert werden soll. Dabei sind die beiden Begriffe Anti-Eis und Enteisung voneinander abzugrenzen. Mit Anti-Eis Methoden wird die Eisbildung verhindert, bei der Enteisung wird gebildetes Eis entfernt. Am Fraunhofer IFAM wird hierzu an unterschiedlichen Beschichtungsansätzen gearbeitet. Hierzu zählen u.a. Lacksysteme mit eisabweisenden (häufig hydrophoben) Eigenschaften, Beschichtungen mit chemisch bzw. biochemisch basierter Gefrierpunktsenkung sowie der chemischen Strukturierung von Lackoberflächen. In den Fällen, in denen eisfreie Oberflächen zwingend erforderlich sind (wie z.B. bei Flugzeugflügeln) zeigte sich, dass die Verwendung heizbarer Beschichtungen eine vielversprechende Technologie darstellt. Bei der Auswahl geeigneter Lösungskonzepte spielen sowohl die relevanten Vereisungsszenarien als auch die technischen Anforderungen an das Beschichtungssystem eine Rolle. Um die entwickelten Beschichtungen möglichst realitätsnah zu testen, stehen am Fraunhofer IFAM verschiedene Testeinrichtungen zur Verfügung. Die in der Abbildung dargestellte Vereisungskammer dient zur Simulation von Eisregen- und Reifeisbedingungen. Weiterführende Test werden dann im Eislabor mit integriertem Vereisungswindkanal durchgeführt. Im Windkanal können beispielsweise Temperaturen bis -30°C und Windgeschwindigkeiten bis zu 350km/h erzeugt werden; relevant für Vereisungen an Flugzeugflügeln oder Rotorblättern von Windenergieanlagen. Über eine separat gesteuerte Wassereindüsung in den Kanal können charakteristische Vereisungen simuliert werden und so die Effizienz von z.B. Heizsystemen überprüft werden. Darüber hinaus kann die Wirksamkeit kombinierter Beschichtungssysteme wie die der heizbaren Beschichtung mit hydrophobem Decklack untersucht werden.