Das Grenzschichtverhalten der Strömung bezieht sich auf das Verhalten der Luftströmung in unmittelbarer Nähe einer festen Oberfläche, etwa der Tragfläche eines Flugzeugs. Das Verständnis dieser Grenzschicht ist von zentraler Bedeutung für die Entwicklung effizienter, sicherer und leistungsfähiger Flugzeuge. Im Exzellenzcluster SE2A (Sustainable and Energy-Efficient Aviation) der Technischen Universität Braunschweig ist es gelungen, die Grenzschicht mit Hilfe mikroperforierter Absaugpaneele aus dem 3D-Drucker zu optimieren und zu testen.
Mit den neuen Absaugpaneelen lässt der Anteil der laminaren Grenzschicht signifikant erhöhen. Der Vorteil dabei ist, dass diese bis zu 90 % weniger Luftreibung verursacht als die turbulente Grenzschicht. Die Luftreibung macht bei modernen Verkehrsflugzeugen etwa die Hälfte des Gesamtwiderstandes aus. „Die laminare Strömungskontrolle ist also eine Möglichkeit, den Treibstoffverbrauch und damit auch die Emissionen von Verkehrsflugzeugen signifikant zu reduzieren“, erklärt Hendrik Traub von der TU Braunschweig, zuständig für die Fertigung der 3D-gedruckten Oberflächen. „Die Möglichkeit, solche Oberflächen zu drucken, erlaubt jetzt dreidimensional gekrümmte Absaugoberflächen schnell und kostengünstig herzustellen. Das ist sowohl für die Wissenschaft als auch für Segel-, Leicht- und Verkehrsflugzeuge interessant.“
Bisher werden Absaugpaneele für die Wissenschaft aus Edelstahl- oder Titanblechen gefertigt, die entweder durch Ätzverfahren oder durch Laserbohren mikroperforiert werden. Beim 3D-Druck entfallen die vielen dafür notwendigen Prozessschritte. Das Verfahren erlaubt, unterschiedliche Geometrien, Perforationsanordnungen und Unterstrukturen zu kombinieren und zu fertigen.
Autor(en): spa
