Fassadenfarbe nach dem Vorbild des Nebeltrinker-Käfers

Mit der Auszeichnung »Die Oberfläche« prämiert das Fraunhofer IPA seit 2012 alljährlich innovative Anwendungen und Technologien aus dem Gebiet der Oberflächentechnik. Am 20. Juli hat die Forschungseinrichtung die Gewinner der »Oberfläche 2015« bekanntgegeben. Das Rennen machte eine intelligente Fassadenfarbe nach dem Vorbild des Nebeltrinker-Käfers entwickelt hat. Platz zwei und drei belegten ein umweltfreundliches Verfahren zur Innenbeschichtung von Dosen bzw. eine eisphobe Oberfläche zur effizienten Enteisung von Flugzeugkonfigurationen.

Der Nebeltrinker-Käfer war Vorbild für eine neue, intelligente Farbe. Foto: Vladimir Wrangel / Sto

Die unabhängige und fachübergreifende Jury des Innovationswettbewerbs bildeten Dr. Martin Metzner vom Fraunhofer IPA, Dr. Martin Riester vom VDMA Fachverband Oberflächentechnik und Dr. Michael Hilt von der Forschungsgesellschaft für Pigmente und Lacke e.V. Sie wählten die Preisträger anhand der Kriterien Innovationssprung, Nachhaltigkeit, Enabler-Qualitäten und industrielle Machbarkeit aus.

Platz 1: Bionische Fassadenfarbe

Für die Sto SE & Co. KGaA war der Nebeltrinker-Käfer Vorbild für eine neue, intelligente bionische Fassadenfarbe. Um in der Wüste zu überleben, wandelt dieser den Nebel, der auf seinem Rücken kondensiert, in Wasser um. Dabei sammeln die hydrophilen Kuppen auf seinem Panzer das Wasser an. Durch die hydrophoben Täler fließt es wiederum mithilfe der Schwerkraft in Richtung Mund ab. Dieses bionische Prinzip bildet die Grundlage für die neue Fassadenfarbe: Die hydrophil-hydrophobe Mikrostruktur, die durch eine Kombination von organischen und anorganischen Komponenten und einer Selbstorganisation während der Trocknungsphase entsteht, führt das durch Tau und Nebel entstandene Wasser an der Fassade in Rekordzeit ab.

Die Fassadenoberfläche trocknet deutlich schneller und ist resistenter gegen Algen und Pilze. Ökologisch nachhaltig ist die Farbe noch dazu, denn sie wird ohne biozide Wirkstoffe und CO2-neutral hergestellt. Die Herangehensweise des Herstellers hat die Jury überzeugt: »Die Übertragung dieses oberflächentechnischen Konzepts in die Technik hält zukünftig Fassaden trockener und sichert damit den Wert von Gebäuden nachhaltig«, lobt Jurymitglied Hilt.

Platz 2: Umweltfreundliches Verfahren zur Innenbeschichtung von Dosen

In einer Forschungskooperation hat die Tubex GmbH ein energie- und materialeffizientes Verfahren zur Innenbeschichtung vonAerosol-Monobloc-Dosen entwickelt. Beim »Powder Can Coating« werden die herkömmlich eingesetzten Lacke, die teilweise aggressive Lösemittel beinhalten, durch Pulverlacke ersetzt. Eine Schlüsseltechnologie ist dabei die Dünnschichtapplikation (15-25 µm), welche eine hohe Flexibilität und Präzision sowie einen optimalen Materialverbrauch ermöglicht. Die Auftragung erfolgt im automatisierten Dauerbetrieb mit Leistungen bis zu 250 Stück pro Minute. Da Pulverlacke über kürzere Einbrennzeiten verfügen, können Energiekosten reduziert werden.

Darüber hinaus sind sie frei von VOC (Volatile organic compound) und mit ihrem niedrigen CO2-Footprint umwelt- und gesundheitsfreundlich. Auch technisch bieten sie zahlreiche Mehrwerte wie eine gute Chemikalienbeständigkeit und nahezu porenfreie Schichten. Jurymitglied Riester ist von der Umweltverträglichkeit des Verfahrens begeistert: »Durch Realisierung der Doseninnenbeschichtung mit Pulver in Massenproduktion wird eine erhebliche Reduzierung der Lösemittelemissionen gegenüber der herkömmlichen Innenbeschichtung mit lösemittelhaltigem Flüssiglack erreicht«, so der Experte.

Platz 3: Eisphobe Aluminiumoberfläche zur energieeffizienten Enteisung von Flugzeugkonfigurationen

Der Airbus Group Innovations (AGI) ist es gelungen, eine glatte, eisphobe Aluminiumoberfläche zur energieeffizienten Enteisung von Flugzeugkonfigurationen zu entwickeln. Die neuartige Fläche wird in einem dreistufigen Prozess aus Spiegelpolitur, Nanostrukturierung und Hydrophobierung hergestellt. Die Strukturierung erfolgt im nanoskopischen Bereich. Gleichzeitig wird die Oberflächenrauigkeit kontrolliert, um die glatten Oberflächeneigenschaften im makro- und mikroskopischen Bereich aufrechtzuerhalten. Zusätzlich hat die AGI die eisphobe Oberfläche mit einem aktiven, elektromechanischen Enteisungssystem kombiniert. Dabei wird die Flügeloberfläche verformt, wodurch sich die Eisakkumulationen ablösen.

Erste Versuche im Vereisungswindkanal haben die Wirksamkeit der Technologie bestätigt: Bei der Enteisung eines Flügels mit schlankem Profil erzielten die Entwickler eine Effizienzsteigerung von 42 Prozent. Metzner schreibt der Oberfläche einen hohen wirtschaftlichen Nutzen zu: »Energieeffizienz gepaart mit maximaler Bauteilsicherheit ist eines der wichtigsten Kriterien in der Luftfahrttechnik. Beides wird durch die neuartige Oberfläche gewährleistet«, informiert der Juryvorsitzende und Abteilungsleiter des Fraunhofer IPA.