NICE – Verminderung der Eisbildung durch Nanostrukturierung von Oberflächen mit einem Ultrakurzpulslaser
NICE ist ein kooperatives Forschungsprojekt der Technischen Universität Wien und der Energiewerkstatt, das im Rahmen des Energieforschungsprogramms 2018 durch den Klima- und Energiefonds gefördert wird.
Projektnummer: 871733
Laufzeit: 01.04.2019 bis 31.03.2022.
Das Projekt NICE hat das Ziel nanostrukturierte Oberflächen in herausfordernden Anwendungsbereichen wie der Windkraft zu etablieren. Eine Vereisung von Oberflächen kann die Betriebssicherheit und Funktionsfähigkeit erheblich beeinträchtigen, sei es nun an Türmen, Hochspannungsleitungen, Flugzeugtragflächen oder eben an den Rotorblättern von Windkraftanlagen. Die nanostrukturierten Oberflächen, welche durch Laser erzeugt werden, sind hydrophob und können der Bildung von Eis entgegenzuwirken.
Die Entwicklung solcher Oberflächen ist einer der Forschungsschwerpunkte des Instituts für Fertigungstechnik und Hochleistungslasertechnik an der TU Wien. Mit Hilfe eines Ultrakurzpulslasers (UKPL) werden unterschiedliche Nanostrukturen auf Werkstoffoberflächen erzeugt, welche stark hydrophob wirken. Dadurch kann das Anhaften von Eis erschwert und im günstigsten Fall vermieden werden. Im Rahmen von NICE werden Proben von solchen Oberflächen in einem Klimawindkanal unter kontrollierten Bedingungen vereist und die Eisbildung beobachtet. Begleitend dazu wird ein multiphysikalisches Simulationsmodel für das Vereisungsverhalten der Oberflächen erstellt, welches künftig die Herstellung von Oberflächen mit gewünschten Eigenschaften erleichtern wird.
Im zweiten Teil des Projekts werden die Oberflächenproben durch die Energiewerkstatt in einem zweijährigen Feldversuch an einem exponierten Standort der Bewitterung ausgesetzt. Als Versuchsstandort dient ein Standort der Österreichischen Bundesforste in der Steiermark, an welchem bereits Windkraftanlagen betrieben werden. Bei diesem Feldversuch werden das Vereisungs- und Abtauverhalten sowie die Haltbarkeit der Oberflächenstruktur sowohl am unbewegten als auch bewegten Objekt simuliert. Für die Simulation bewegter Oberflächen werden die Rotorblätter einer Kleinwindkraftanlage herangezogen. Das Vereisungs- und Abtauverhalten sowie die Umweltbedingungen werden hierbei laufend durch hochauflösende Kameras und Sensoren dokumentiert. Mit Hilfe der gesammelten Daten werden die langfristigen Auswirkungen der Bewitterung und mechanischen Belastung auf die Eigenschaften der Oberflächen bewertet und dadurch Hinweise auf Verbesserungspotentiale für die Nanostrukturierung von Oberflächen mit einem Ultrakurzpulslaser gewonnen. Weitere Infos auf der Projekthomepage www.nice-project.at
