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Mehr Effizienz!

Strömungswiderstandsverminderung durch Riblets

Riblets sind mikro- und nanostrukturierte Oberflächenstrukturen, die eine Verminderung der Reibung in der turbulenten Grenzschicht von Strömungen bewirken. Die Riblets haben, ähnlich wie die Haut eines Haies, feine Rillen, die den Reibungswiderstand um bis zu 8% verringern. Dem Haifisch dient die speziell strukturierte Haut zum energieeffizienten und schnellen Schwimmen im Wasser. In der Technik gibt es währendessen viele Anwendungsgebiete für den so genannten „Shark Skin – Effekt“. Die innovativen technischen Oberflächenstrukturen können in der Luft, im Wasser bzw. in jedem Fluid eingesetzt werden und bringen große Vorteile.

Die Idee, Phänomene aus der Natur auf die Technik zu übertragen, hat eine lange Geschichte, der Menschheit eine Vielzahl technologischer Fortschritte beschert und auch einen Namen: Bionik. Sie ist somit auch Namensgeberin für bionic surface technologies.

REM Aufnahmen zeigen im Detail die Beschaffenheit der natürlichen Haihaut. Der Spitzenabstand beträgt ca 120um und die Höhe der Rillen ist ca 50um. Dieses Verhältnis wird auch in der technischen Anwendung verwendet.

Wie beim Hai ist die Ribletgröße abhängig von der jeweiligen Strömungssituation. Bei der technischen Applikation wird als USP von BST der selbstentwickelte Ribletalgortihmus zur Berechnung für den jeweiligen Anwendungsfall verwendet. Damit kann für viele Anwendungen der größt mögliche Nutzen erreicht werden.

In diesen vier Bildern können wir die Ähnlichkeit und Differenz der natürlichen Haifischhaut und der künstlichen Haifischhaut (Riblets) sehen. Die zwei obigen Bilder zeigen die natürliche Haifischhaut, während die unteren die künstliche Haut zeigen. Der starke Kontrast, den wir zwischen diesen beiden Strukturen sehen, liegt darin, dass die Riblets so optimiert sind, dass wir die bestmögliche Effizienzsteigerung in einer bestimmten Domäne erreichen.

Die zwei Simulations Auswertungen, die wir im Video unten sehen können, vergleicht eine glatte Oberfläche mit einer Riblet-Oberfläche. Die Ebne, die wir in dem Video sehen, zeigt die Wandreibung, während die Wand dahinter die Geschwindigkeit darstellt. Auf der glatten Wand erscheinen deutlich größere Zonen mit sehr hoher Wandreibung (wall shear [Pa]).

In dem Video unten wird der Prüfstand zur Vermessung von Ribletstrukturen während einer Messung gezeigt. Im Diagramm recht werden die Ergebnisse einer Ribletoberfläche im Vergleich zu einer glatten Oberfläche dargestellt. Es zeigt sich exakt wie in der Theorie eine Drehzahl abhängige Widerstandreduktion.

Über die einzelnen Anwendungsgebiete erfahren Sie unter den entsprechenden Icons mehr.

bionic surface technologies berechnet exakt die Strukturgeometrie von Riblets für 3D Strömungskörper jeglicher Art und Anwendung. Dazu wird ein selbst entwickelter Berechnungsalgorithmus verwendet, um Auslegung von idealen Ribletstrukturen für die Anwendung bei verschiedenen 3D Strömungskörpern exakt festlegen zu können. Dieser Algorithmus wurde bereits durch zahlreiche Versuche und Realanwendungen verifiziert.

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