Thermo-mechanische Enteisung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Markus Böl; Professor Dr.-Ing. Michael Sinapius
• Fachliche Zuordnung: Leichtbau, Textiltechnik ; Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456102901

Die Beseitigung von Eisablagerungen auf aerodynamischen Oberflächen ist eine häufige Herausforderung in der Luftfahrt, die die Flugsicherheit gefährdet. Andererseits ist die Eisablagerung auch ein Problem für stationäre Anlagen am Boden, wie zum Beispiel Windkraftanlagen. Um dieses Problem insbesondere für den modernen Leichtbau mit Faserverbunden zu lösen, wird ein neuartiges Enteisungskonzept entwickelt. Das Konzept basiert auf dem Arbeitsprinzip der Formgedächtnislegierungen (FGL). Der ringförmige FGL-Draht ist in ein Elastomer eingebettet. Die Legierung wird durch Wärme aktiviert, wodurch sich der Ring zusammenzieht. Die so erzeugte Kontraktion führt zu einer Ausbeulung des Elastomers. Die Wärme der thermischen Aktivierung erhöht zusätzlich die Oberflächentemperatur und setzt damit die Adhäsionsfestigkeit herab. Durch Überlagerung der mechanischen (Beulenbildung) und thermischen Wirkung (Temperaturerhöhung) soll das abgelagerte Eis einfacher und effizienter entfernt werden. Wird die Erwärmung unterbrochen, ist der FGL-Draht nicht mehr aktiv und kühlt sich ab. Durch die Federkraft des Elastomers verformt sich der FGL-Draht nach der Phasenumwandlung wieder in seine Ausgangslage zurück.Ziel dieses Projektes ist es, das Konzept für ein thermo-mechanisches Enteisungssystem hinsichtlich der Funktionskonformität detailliert zu untersuchen. Bei dem neuartigen Enteisungsprinzip müssen Elastomer und FGL harmonisch zusammenwirken. Dies erfordert die zeitliche und räumliche Kopplung von thermischen und mechanischen Effekten.Aufgrund der einzigartigen gekoppelten thermischen und mechanischen Eigenschaften bietet die FGL ein natürliches hybrides Enteisungssystem an. Mit diesem Projekt wollen wir die Mechanismen, die die Leistung beeinflussen, gründlich untersuchen. Dazu gehört die Verbesserung einzelner Einflussparameter wie die Wärmeleitfähigkeit und Steifigkeit des Elastomers, die Erhöhung der Arbeitsfrequenz der FGL. Des Weiteren sollen die neuen Funktionsmuster unter aerodynamischer Belastung untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen