AirCoating-Technologie 29.03.2019, 07:01 Uhr

Schiffe, geschützt durch Luft

Einem Forschungsverbund ist es gelungen, ein System zu entwickeln, das Schiffsrümpfe quasi mit Luft umhüllt. Im nächsten Schritt sollen daraus umweltfreundliche bionische Schiffsbeschichtungen entstehen.

Schiff auf dem Meer

Der größte Teil der Güter weltweit wird durch Schiffe transportiert. Neue Beschichtungen hätten großes Potenzial.

Foto: S_Razvodovskij / Panthermedia.net

Materialien für den Schiffsbau sind großen Belastungen ausgesetzt. Die drei größten Probleme heißen Reibung, Korrosion und Biobewuchs. Eine wichtige Aufgabe der Schiffsbeschichtungen besteht also darin, genau diesen Faktoren entgegenzuwirken. Das Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) sowie die Universitäten Bonn und Rostock suchen im Forschungsvorhaben „Air-Retaining Surfaces“ (ARES) gemeinsam an einer Lösung. Vereinfacht gesagt arbeiten sie an einem System, das dauerhaft Luft hält und die Schiffe auf diese Weise besser schützt und gleiten lässt.

Salvinia-Effekt stammt aus der Natur und hilft der Umwelt

Vorbild für die neue Entwicklung ist, wie so oft, die Natur. Der Schwimmfarn Salvinia molesta ist einer der Pflanzen, denen es gelingt, Luft unter Wasser zu halten, um sie für den Gasaustausch zu nutzen – daher hat dieses Prinzip den Namen Salvinia-Effekt erhalten. Der Farn schafft das durch eine spezielle Struktur seiner Härchen. Sie sind bogenartig geformt und erinnern an einen Schneebesen. Dabei sind sie auf der einen Seite wasserabweisend, auf der anderen Seite zieht die Spitze jedes Härchens Wasser an und haftet daher im Grunde genommen wie ein Klebepunkt am Wasser. Das stabilisiert die Konstruktion. Die in der Mitte eingeschlossenen Luftschichten entweichen nicht.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Tagueri AG-Firmenlogo
Teamleitung im Bereich Diagnose (m/w/d) Tagueri AG
Hamburg Zum Job 
Tagueri AG-Firmenlogo
(Junior) Consultant Funktionale Sicherheit (m/w/d) Tagueri AG
Hamburg Zum Job 
Tagueri AG-Firmenlogo
Consultant Systems Engineering (m/w/d) Tagueri AG
Hamburg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieure - Schwerpunkt konstruktiver Ingenieurbau für die Bauwerksprüfung nach DIN 1076 (m/w/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Hamburg Zum Job 
Funkwerk AG-Firmenlogo
Techniker / Ingenieur im Engineering Vertrieb (m/w/d) Funkwerk AG
deutschlandweit Zum Job 
ITW Fastener Products GmbH-Firmenlogo
Technische:r Vertriebsingenieur:in für VW ITW Fastener Products GmbH
Creglingen-Münster Zum Job 
Framatome GmbH-Firmenlogo
Senior Project Quality & OPEX Manager (m/w/d) Framatome GmbH
Erlangen Zum Job 
Rheinmetall Electronics GmbH-Firmenlogo
Elektronikentwickler (m/w/d) Rheinmetall Electronics GmbH
Rheinmetall Electronics GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur Kältemittelverdichter (m/w/d) Rheinmetall Electronics GmbH
Forschungszentrum Jülich GmbH-Firmenlogo
Ingenieur für Gebäudeausrüstung / Versorgungstechnik (w/m/d) Forschungszentrum Jülich GmbH
Jülich bei Köln Zum Job 
Diehl Aerospace GmbH-Firmenlogo
Ingenieur / Entwicklungsingenieur (m/w/d) Avionik (System) Diehl Aerospace GmbH
Nürnberg, Überlingen, Frankfurt am Main, Rostock Zum Job 
Rheinmetall Electronics GmbH-Firmenlogo
Projektmanager technische Entwicklungsaktivitäten (m/w/d) Rheinmetall Electronics GmbH
Neckarsulm Zum Job 
Stadtwerke Verkehrsgesellschaft Frankfurt am Main mbH-Firmenlogo
Teamleitung Haltestellen und Stationen (d/m/w) Stadtwerke Verkehrsgesellschaft Frankfurt am Main mbH
Frankfurt am Main Zum Job 
Lahnpaper GmbH-Firmenlogo
Leitung Entwicklungslabor (m/w/d) Lahnpaper GmbH
Lahnstein Zum Job 
Energieversorgung Halle Netz GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur - Fernsteuerung Energienetze (m/w/d) Energieversorgung Halle Netz GmbH
Halle (Saale) Zum Job 
Riedel Bau-Firmenlogo
Energieberater / Auditor (m/w/d) Riedel Bau
Schweinfurt Zum Job 
SWM Services GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur*in im digitalen Messwesen (m/w/d) SWM Services GmbH
München Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) Elektro- / Kommunikationstechnik Die Autobahn GmbH des Bundes
Frankfurt am Main Zum Job 
RENOLIT SE-Firmenlogo
Ingenieur / Techniker (m/w/d) für Automatisierungstechnik RENOLIT SE
Frankenthal Zum Job 
BREMER Bremen GmbH-Firmenlogo
Kalkulator (m/w/d) BREMER Bremen GmbH

„Nachdem wir den Salvinia-Effekt verstanden hatten, erkannten wir das enorme ökonomische und ökologische Potenzial einer technischen Umsetzung“, sagt Thomas Schimmel, der das Projekt am KIT koordiniert. Denn eine Lufthülle könnte einen Schiffsrumpf schützend umschließen, ohne selbst beispielsweise durch Reibung Schaden zu nehmen. Und laut Aussage der Forscher werden etwa 90 % des weltweiten internationalen Handels über Schiffe abgewickelt.

Die Wissenschaftler entwickelten also künstliche Oberflächen, die den Salvinia-Effekt nachahmen. Tatsächlich ist es ihnen gelungen, komplexe Strukturen herzustellen, die Luft auch unter Wasser festhalten. Dabei glänzt die Luft auf den eigentlich blauen Trägern unter Wasser silbern – genau wie beim Schwimmfarn. Entscheidend für die Forscher war aber ein anderes Ergebnis: „Frühe Prototypen, die wir vor mehr als fünf Jahren unter Wasser gesetzt haben, sind immer noch mit einer dauerhaften Luftschicht bedeckt“, sagt Schimmel.

Weniger Gifte und mehr Effizienz durch geringere Reibung

Der Mantel aus Luft hat verschiedene Effekte: Er verringert den Reibungswiderstand der Oberflächen deutlich. Gleichzeitig verhindert er, dass toxische Substanzen aus Schiffslacken ins Meer gelangen, weil es keinen direkten Kontakt zum Wasser gibt. Umgekehrt werden aus dem gleichen Grund Korrosion und Biobewuchs (Fouling) vermieden. Gerade beim Thema Fouling stellt das AirCoating sein Potenzial für den Umweltschutz unter Beweis. Denn die herkömmliche Maßnahme gegen diesen unerwünschten Belag – das Antifouling – besteht darin, die Schiffsrümpfe mit schwermetallhaltigen Farben zu behandeln, um den Bewuchs mit Algen und Muscheln zu verhindern. Dabei können Gifte ins Meer freigesetzt werden.

Ein weiterer Aspekt kommt hinzu: „Wir konnten zeigen, dass durch die AirCoating-Technologie eine Reibungsreduktion von circa 20% erzielt werden konnte, da die Reibung zwischen Schiff und Wasser gegen die Reibung zwischen Schiff und Luft ersetzt wird“, erklärt Schimmel. „Die innovativen Oberflächen könnten damit zukünftig für eine Steigerung der Energieeffizienz sorgen und einen wichtigen Beitrag für unsere Umwelt leisten.“ Für die Schiffseigner wäre das natürlich gleichzeitig mit geringen Kosten verbunden. Bis zu 25% Treibstoffeinsparung könnte durch die Luftfolie erzielt werden, berichteten wir im vergangenen Jahr.

Luftmantel entsteht aus Folien

Für die Forscher steht jetzt der nächste Schritt an. Im EU-Projekt Aircoat, das Nanotechnologieexperte Thomas Schimmel wissenschaftlich koordiniert, entwickeln die Kooperationspartner ein Foliensystem, mit dem es möglich sein soll, die neuen Schiffsbeschichtungen im größeren Stil umzusetzen und verhältnismäßig unkompliziert anzuwenden. Parallel prüfen die Wissenschaftler bereits, auf welche weiteren Industriebereiche sich diese Systematik übertragen ließe.

 

Weitere Beiträge zum Thema Schiffe und Schiffsbau:

Ein Beitrag von:

  • Nicole Lücke

    Nicole Lücke macht Wissenschaftsjournalismus für Forschungszentren und Hochschulen, berichtet von medizinischen Fachkongressen und betreut Kundenmagazine für Energieversorger. Sie ist Gesellschafterin von Content Qualitäten. Ihre Themen: Energie, Technik, Nachhaltigkeit, Medizin/Medizintechnik.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.