Mikrorillen per Laser: So sollen Flugzeuge bis zu 3 % Kerosin sparen
03. November 2026
Haifischhaut für Flugzeuge soll den Luftwiderstand verringern und damit den Kerosinverbrauch senken. Die 4Jet Microtech GmbH aus Alsdorf bei Aachen arbeitet dafür an einem Verfahren, das mikroskopisch kleine Strukturen direkt in den Flugzeuglack einbringt.
Ein großformatiger Demonstrator zeigt, wie sich diese sogenannten Riblets mit einem Interferenz-Lasersystem auf Tragflächen erzeugen lassen. Energieketten und Leitungen von Igus übernehmen die Energie- und Signalzuführung entlang der beweglichen Achsen (Eigenschreibweise: igus).
Inhaltsverzeichnis
Riblets: Wie Haifischhaut den Strömungswiderstand reduziert
Die Haut eines Hais ist mit feinen, gerillten Schuppen bedeckt. Ihre Mikrostruktur beeinflusst die Strömung entlang des Körpers und kann den Reibungswiderstand verringern. Dieses Prinzip aus der Bionik lässt sich auch für Flugzeugoberflächen nutzen.
In der Luftfahrt kommen bereits Folien mit einer entsprechenden Riblet-Struktur zum Einsatz. 4Jet verfolgt mit seiner Leaf-Technik (Eigenschreibweise: LEAF) einen weiteren Ansatz: Die strömungsoptimierenden Mikrostrukturen werden direkt in die vorhandene Lackschicht eingebracht. Eine zusätzliche Folie ist dafür nicht erforderlich.
Leaf steht für „Laser Enhanced Air Flow“. Das Verfahren soll die großflächige Laserstrukturierung von Flugzeugtragflächen wirtschaftlich ermöglichen.
Laserstrukturierung direkt im Flugzeuglack
4Jet ist unter anderem als Hersteller von Laseranlagen für die Reifen- und Glasindustrie bekannt. Die Maschinen reinigen, profilieren, gravieren und kennzeichnen unterschiedliche Oberflächen. Mit Leaf überträgt das Unternehmen seine Erfahrung auf die aerodynamische Optimierung von Flugzeugoberflächen.
„Die Anlage erzeugt mit einem CO2-Laser mittels eines Interferenzprozesses rippenförmige Mikrostrukturen, die den Strömungswiderstand reduzieren.“ Romina Villella, Projektleiterin für den Bau des Demonstrators.
Entscheidend ist die Verbindung aus präziser Bearbeitung und hoher Flächenleistung: Nach Angaben zum Demonstrator soll sich eine komplette Tragfläche innerhalb einer Arbeitsschicht strukturieren lassen.
Ein Vorteil liegt in der Bearbeitung vorhandener, bewährter Flugzeuglacke. Die Nutzung solcher Materialien bietet eine Grundlage für die weitere Entwicklung. Die erforderliche luftfahrtrechtliche Zulassung des Verfahrens bleibt jedoch ein eigener Schritt. Für die Leaf-Technik erhielt 4Jet im April 2026 den „Innovation Award Laser Technology“.
Großanlage verbindet Reichweite und präzise Positionierung
Der Demonstrator ähnelt einem verfahrbaren Portalkran. Seine mobile Bauweise ermöglicht es, große Bearbeitungsbereiche entlang des Flugzeugs zu erschließen. Das Portal deckt eine Arbeitslänge von rund 9 m ab und verfügt über einen Hub von ebenfalls rund 9 m.
Die Herausforderung: Trotz der großen Abmessungen muss das System den Laser präzise über die Tragflächenoberfläche führen. Die einzelnen Bearbeitungsbahnen müssen kontrolliert aneinander anschließen, damit eine gleichmäßige Riblet-Struktur entsteht.
Für die Konstruktion bedeutet das, Bewegungsführung, Energieversorgung, Signalübertragung und Staubabsaugung auf engem Raum miteinander zu verbinden.
Konfektionierte Igus-Energieketten versorgen die Achsen
Bei der Energie- und Signalzuführung setzt 4Jet auf die langjährige Zusammenarbeit mit Igus. Energieketten und Leitungen des Herstellers kommen bereits in zahlreichen Serienmaschinen des Unternehmens zum Einsatz.
Für den Demonstrator waren besonders große Kettensysteme erforderlich. An der Y-Achse verwendet 4Jet Energieketten der Baureihe E4.1 mit Breiten bis zu 43,7 cm und Längen bis zu 7,44 m. Zusätzliche Bügelöffnungen nehmen flexible Luftführungen auf, über die der bei der Laserbearbeitung entstehende Staub abgesaugt wird.
„Wir arbeiten solange ich denken kann mit igus zusammen, wenn wir Energieketten und Leitungen für bewegliche Anwendungen benötigen – und das gilt für viele Serienmaschinen bei uns. Entweder bewegt sich das Werkstück oder das Werkzeug, in diesem Fall der Laser.“ Daniel Schneider, Einkauf.
An der Z-Achse sind stehende Energieketten der Serie E6.1 mit Breiten bis zu 60 cm verbaut. Ihr vibrationsarmer Lauf unterstützt die Anforderungen der präzisen Laserbearbeitung.
Einen Teil der Energieketten lieferte Igus fertig konfektioniert und geprüft. Dazu gehören Servo-, Steuer- und Messsystemleitungen aus dem Chainflex-Programm einschließlich der passenden Stecker. Für 4Jet reduziert diese Vormontage den Aufwand beim Zusammenbau der Anlage. Ergänzend unterstützen Konfiguratoren und CAD-Bibliotheken die konstruktive Auslegung.
Antriebsbremse verhindert unbeabsichtigte Achsbewegungen
Wie stark sich die Energiezuführung auf das Bewegungssystem auswirken kann, zeigte sich während der Entwicklung. Zugkräfte und das Eigengewicht der sich ablegenden Energiekette beeinflussten die Y-Achse. Im stromlosen Zustand wurde die Achse dadurch in eine Richtung gezogen.
Die Lösung war eine Bremse am Antrieb. Sie verhindert diese unbeabsichtigte Bewegung und sichert die Position der Achse im stromlosen Zustand.
Das Beispiel verdeutlicht, warum Energiekette, Leitungen und Antrieb bei großen Anlagen gemeinsam betrachtet werden müssen. Neben Bauraum und Verfahrweg spielen auch die auf die Achse wirkenden Kräfte eine wichtige Rolle.
Weniger Kerosinverbrauch durch strömungsoptimierte Oberflächen
Das Ziel der Leaf-Technik ist eine höhere Energieeffizienz im Flugbetrieb. Wie groß die Einsparung ausfällt, hängt unter anderem vom Umfang der strukturierten Oberfläche und der jeweiligen Anwendung ab. Für eine großflächige Ausstattung von Flugzeugen wird ein Potenzial bis zu 3 % weniger Kerosinverbrauch genannt.
„Das Interesse war und ist wirklich groß. Das großflächige und schnelle Einbringen der Riblets direkt in die Lackschicht bietet gleich mehrere Vorteile – zum Beispiel, dass man keine zusätzlichen Folienwerkstoffe benötigt.“ Dr. Tobias Dyck, Leiter der Business Unit Leaf.
Für die spätere Nutzung plant 4Jet ein dienstleistungsorientiertes Geschäftsmodell: Die Anlage soll beispielsweise bei einem Spezialisten für Flugzeugwartung bereitgestellt werden. Abgerechnet würde die Laserbearbeitung pro Bauteil, etwa pro Tragfläche. Kunden müssten dadurch keine eigene Laseranlage anschaffen.
Das Interesse von Flugzeugherstellern, Airlines und Wartungsunternehmen ist laut 4Jet groß. Vor dem kommerziellen Einsatz stehen jedoch weitere Entwicklungs- und Zulassungsschritte.
Weitere Einsatzfelder für die Leaf-Technik
Die Laserstrukturierung nach dem Vorbild der Haifischhaut ist nicht auf Flugzeugtragflächen beschränkt. 4Jet untersucht auch Anwendungen an Rotorblättern von Windkraftanlagen und an Schiffsrümpfen.
Der Demonstrator verbindet damit zwei technische Aufgaben: Er erzeugt strömungsoptimierte Oberflächen auf großen Bauteilen und zeigt, wie sich die dafür notwendige Bewegungstechnik umsetzen lässt. Konfektionierte Energieketten und Leitungen von Igus leisten dazu einen Beitrag – von der Versorgung der Achsen bis zur vereinfachten Montage. (Quelle: Igus)
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