Methodenentwicklung zur Charakterisierung von Anti-Icing-Oberflächen

Abstract

In der Luftfahrt und der Windkraftindustrie sind die technischen Maßnahmen, die die Vereisung von den der Natur ausgesetzten Bauteilen verhindern aus Sicherheits- und Effizienzgründen von großem Interesse. Die Forschung im Bereich der Anti-Icing-Systeme beschäftigt sich mit der Entwicklung von technischen Maßnahmen, die der Vereisung einer Oberfläche entgegenwirken oder die Haftkraft, mit der eine Eisschicht an einer einmal vereisten Oberfläche anhaftet möglichst stark zu reduzieren, sodass nur ein minimaler Energiebedarf zur Entfernung einer solchen Eisschicht aufgewendet werden muss. Zur Bewertung der Wirksamkeit einer Anti-Icing-Technologie ist eine zuverlässige Bestimmung der Eishaftkraft notwendig. Eine einheitliche oder standardisierte Methode zur Eishaftkraftbestimmung auf Anti-Icing-Oberflächen existiert derzeit nicht. Dies führt dazu, dass zur Charakterisierung von Anti-Icing-Oberflächen durchgeführte Untersuchungen von Studie zu Studie bei ähnlichen Oberflächen verschiedene Messwerte liefern. In dieser Arbeit wird eine Methode zur Eishaftkraftbestimmung analysiert und in Bezug auf die zu wählenden Randbedingungen optimiert, bei der die vereisten Testoberflächen mit Hilfe einer Zentrifuge unter Aufbringung einer Schubspannung enteist werden. Es konnte gezeigt werden, dass diese Methode unter den gewählten Versuchsparametern miteinander vergleichbare Messwerte bei der Eishaftkraftbestimmung liefern kann. Die Charakterisierung einer Auswahl unterschiedliche Anti-Icing-Oberflächen zeigt durch die Eishaftkraftmessung mit der gewählten Methode für Oberflächen mit geringer Rauhigkeit eine Korrelation zwischen Hydrophobie und Eisadhäsion. Für diese Oberflächen wurde bei steigender Hydrophobie eine Verringerung der Eishaftkraft beobachtet. Besonders ausgeprägte Anti-Icing-Eigenschaften konnten bei einer elastischen Oberfläche auf Silikonbasis ermittelt werden.