Entwicklung und Validierung eines neuartigen Eisadhäsionsteststands

Abstract

Vereisungen an Oberflächen stellen bei technischen Anwendungen ein großes Problem dar und machen den Einsatz von aktiven Systemen zum Eisschutz notwendig, was die Effizienz der Anlagen verringert. Um den Energiebedarf für den Eisschutz zu senken ist es wünschenswert herkömmliche Enteisungssysteme durch die Verwendung eisabweisender Oberflächenbeschichtungen zu unterstützen oder gänzlich zu ersetzen. Für die effiziente Entwicklung solcher Systeme sind sowohl ein gutes Verständnis der Adhäsion von Eis auf Oberflächen als auch Methoden zur Beurteilung der eisabweisenden Eigenschaften notwendig. In dieser Arbeit wird die Eignung der Bestimmung der Adhäsionsfestigkeit von Eis auf Oberflächen als Charakterisierungsmethode für passive Eisschutzsysteme untersucht. Es werden die aktuellen Ansätze zur Herstellung von eisabweisenden Oberflächen dargestellt und ein Überblick über die Verfahren zur Messung der Adhäsionsfestigkeit von Eis auf Oberflächen gegeben. Ausgehend von der Analyse der Messverfahren wird ein Konzept eines neuartigen Versuchsstands zur Bestimmung der Adhäsionsfestigkeit von Eis auf Oberflächen und eine Methode um reproduzierbar Probenkörper unter kontrollierbaren Bedingungen herzustellen vorgestellt. Der vorgestellte Versuchsstand liefert eine Möglichkeit das Verständnis der Eisadhäsion durch gezielte Untersuchungen weiter zu verbessern und die Entwicklung eisabweisender Oberflächen zu unterstützen. Es wird weiterhin die Eignung der Bestimmung der Adhäsionsfestigkeit von Eis auf Oberflächen als Charakterisierungsmethode von passiven Eisschutzsystemen diskutiert. Hierfür erfolgt eine Untersuchung von Oberflächenbeschichtungen in Bezug auf ihr Benetzungsverhalten, der Adhäsionsfestigkeit von Eis auf den Oberflächen, sowie eine Beurteilung der passiven Eisschutzeigenschaften. Hierfür wird ein Versuchsaufbau entwickelt um Aussagen über die passiven Eisschutzeigenschaften von Oberflächen anhand ihrer unterstützenden Wirkung bei einer aktiven Enteisung treffen zu können und die Ergebnisse mit den Adhäsionsfestigkeiten von statisch auf der Oberfläche erzeugtem Eis verglichen. Es wird die Möglichkeit diskutiert über die Adhäsionsfestigkeit Aussagen über das passive Eisschutzverhalten von Oberflächen zu treffen und eine Korrelation der Werte für Oberflächenbeschichtungen ohne Additive gezeigt. Mit dem vorgestellten Prüfstandkonzept und der Beurteilungsmöglichkeit für die passiven Eisschutzeigenschaften werden Ansätze für weitere Untersuchungen der Korrelation der Größen sowie dem besseren Verständnis der Eisadhäsion auf Oberflächen gegeben.