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Riblet-Folie für Flugzeuge: Treibstoff sparen

In dieser Flugzeughalle passiert was Besonderes. Warum wird auf das Flugzeug eine Folie geklebt? Sie sorgt dafür, dass das Flugzeug weniger Treibstoff verbraucht. Wie das funktioniert, will ich euch heute erzählen. Dafür tauche ich tiefer in diese Geschichte ein. Denn die Idee der Folie hat mit dem Hai zu tun. Selbst als Attrappe sieht er beeindruckend aus. Haie gehören zu den schnellsten Fischen im Meer. Sie erreichen Geschwindigkeiten von über 70 Kilometer pro Stunde. Menschen schaffen unter Wasser neun Kilometer pro Stunde. Warum sind Haie so schnell? Das liegt zum einen an ihrem Körperbau. Der ist lang und schmal und am Kopf ganz spitz. Er bietet dadurch dem Wasser wenig Widerstand. Ein anderer Grund ist die Haut. Mithilfe eines Rasterelektronen- Mikroskops ist es sichtbar. So sieht die Haut eines Hais aus. Sie besteht aus vielen Hautzähnchen. Auf diesen Zähnchen gibt es kleine Rillen. Die sorgen dafür, dass sich der Widerstand des Wassers verringert. Wie das funktioniert, das zeige ich euch jetzt. Wasser besteht aus Molekülen. Moleküle sind für unsere Augen unsichtbar. Aber wir können sie uns vorstellen wie diese kleinen Bälle. Sie sind überall und umgeben uns. Das sollen die Moleküle einer Wasserströmung sein. Ohne äußere Störung fließt das Wasser ruhig dahin. Alle Moleküle sind auf geraden Bahnen. Aber bewege ich mich durch diese Wassermoleküle, gerät diese Strömung durcheinander. Durch solch eine turbulente Strömung zu schwimmen, kostet Energie. Die möchte der Hai einsparen. Er sorgt dafür, dass die Moleküle nicht allzu stark verwirbeln. Jetzt kommen die Rillen auf der Haut ins Spiel. Diese halbierten Rohre sollen jetzt unsere Rillen sein. Die Rillen sorgen dafür, dass die Moleküle nicht so stark verwirbeln. Die Strömung wird durch die Rillen geleitet. Das sind also quasi viele kleine Kanäle. Das ist auch der Grund, warum der Hai so schnell ist. Die Rillen auf der Haut beruhigen die verwirbelte Strömung. Sie verringern den Wasserwiderstand. Damit sind wir wieder beim Flugzeug. Es wird schon lange geforscht: Kann man sich den Trick mit der Haifischhaut zunutze machen? Zum Beispiel für Flugzeuge. Flugzeuge fliegen durch die Luftströmung. Die besteht aus Molekülen, die verwirbelt werden. Eine Flugzeughaut mit Rillen würde also den Widerstand verringern. So könnte man Treibstoff sparen. Dieses Unternehmen hat eine künstliche Haifischhaut hergestellt. Ausgangsstoff dafür ist eine dünne Folie. Aber nicht so dünn wie hier. Sondern eher wie bei einer Schutzhülle. Auf dieser Rolle ist die unbehandelte Folie. Die wird in das Fach der Folienbeschichtungsmaschine gehängt. Dann wird sie reingefahren. Produktionsleiter Michael zeigt mir, wie das funktioniert. In der Maschine wird die Folie langsam abgewickelt. Jetzt kommt die Folie in die nächste Einheit. Da sieht man, wie sie durch die vier Rollen durchgedrückt wird. Man kann den Weg der durchsichtigen Folie nur schwer erkennen. Sie läuft in diesen silbernen Kasten. Da kommen die Rillen auf die Folie. Wie das funktioniert, ist streng geheim. Anschließend wird alles wieder aufgerollt. Das ist die fertige Folie? - Ja. Ich erkenne erst keinen Unterschied. Was mit der Folie passiert ist, kann man sich so vorstellen. Die ausgerollte Teigplatte soll meine Folie sein. Mit diesem Nudelholz drücke ich auf die Teigplatte feine Rillen drauf. Die Rillen kann man prima erkennen. Aber die Rillen aus der Maschine sind winzig klein. Für das Auge kaum sichtbar. Außerdem kommt auf die Folie von unten Kleber drauf. Das mache ich mit Zuckerguss. So. Und dann gibt es noch eine Schutzfolie oben drüber. * Musik * Meine fertige Rillenfolie. Hier ist die fertige Folie. Die Rillen sind mit dem Auge nicht zu erkennen. Aber Christian kann mir weiterhelfen. Hallo. Was machst du mit der Folie? Mit dem Rasterelektronen-Mikroskop können wir die Rillen sehen. Für das Mikroskop reicht ein kleines Stück Folie. Die Rillen sind schon zu erkennen. Diese Probe packen wir ins Mikroskop rein. Das Rasterelektronen-Mikroskop arbeitet. Oh, wow. Jetzt können wir uns die Struktur ansehen. Dann gucken wir uns das am Rand an. Da sind die künstlichen Rillen auf der Folie. Sie haben genau den gleichen Abstand und die Höhe wie ihr Vorbild. Sie sehen aus wie die Rillen und Rippen auf der Haifischhaut. Auf der Folie ähneln die spitzen Rippen langen Bergketten. Die Berge und Täler erkennt man gut. Wie hoch ist so ein Berg? So ein Berg ist halb so dick wie ein einzelnes Haar. Halb so dick. Wahnsinn. In der künstlichen Haut steckt jahrelange Entwicklungsarbeit. Die Tests dazu lasse ich mir zeigen. Hallo Siham. Im Labor macht Anne den Dornbiegetest. Dafür kommt die Folie auf ein Blech. Sie wird um einen runden Dorn gebogen. Schau mal. Denn auch im Flug wird die Folie Biegungen ausgesetzt. Dafür muss sie dehnbar und reißfest sein. Ich mache einen Strich. Mit einem Stift zeigt mir Anne, dass die Folie heil geblieben ist. Oh ja, es läuft. Es fließt durch die Rillen, es wird quasi geleitet. Toll, danke schön. - Gerne. Wir können anfangen. Es folgt der Waschstraßentest. Da wird die Folie mit Sand, Wasser und einer harten Bürste bearbeitet. Bei Start und Landungen treffen Schmutzteilchen auf die Folie. Das muss sie aushalten. Dann kommt der Wettertest. Hier drauf ist die Folie. Robert steckt kleine Bleche mit der Folie in diesen Sonnenofen. Dort kreist die Folie mehrere Wochen um ein künstliches Sonnenlicht. Denn die Folie ist in 10.000 Metern Höhe UV-Licht ausgesetzt. Sie darf keinen Sonnenbrand bekommen. Hallo Sebastian. Wenn alle Prüfungen bestanden sind, wird die Folie freigegeben. Du darfst einen Meter abschneiden. Vorher muss sie in handliche Stücke, in Patches, geschnitten werden. Die kommen dann in eine Verpackung. Die ist mit rosa Schaumstoff ausgepolstert. Deckel drauf und dann viel Spaß beim Bekleben. Ich gehe mal Flugzeuge bekleben. Das erste Frachtflugzeug der Welt wird mit dieser Folie beklebt. Das seht ihr gleich. Ich bin am Frankfurter Flughafen. In dieser Halle werden Flugzeuge gewartet. Ich habe ein Stück der besonderen Folie dabei. Das ist das erste Frachtflugzeug der Welt, das hiermit beklebt wird. Wir dürfen mit dabei sein. Insgesamt 800 Quadratmeter werden mit der Folie beklebt. Wegen ihrer Rippen nennt man sie auch Riblet-Folie. Das Bekleben dauert eine Woche. Der Projektleiter erklärt mir, wie das Bekleben abläuft. Wir haben das Flugzeug in Abschnitte eingeteilt. Dann müssen wir gucken, dass wir der Luftströmung folgen. Die Riblets müssen in Kurven geklebt werden. Wir haben die Linien schon aufgebracht. Dann schaue ich mir an, wie das genau geklebt wird. Das Bekleben ist eine richtige Puzzlearbeit. Heiko und Jürgen nehmen mich mit auf ihre Arbeitsbühne. Gut festhalten. Danke schön. Sie bekleben einen Abschnitt am oberen Rumpf der Maschine. Die Oberfläche muss erst mal gereinigt werden. Du kannst das einsprühen. Einfach drauf. Du kannst nichts falsch machen. Wenn die Oberfläche staub- und fettfrei ist, können wir loslegen. Die Folie wird entlang der Strömungslinie aufgeklebt. Heiko holt die Folie aus dem Karton. Jürgen setzt sie an der Linie an. Wir kleben die Folie erst mal mit Klebeband fest. Mittig da drauf. Auf die Folie? - Mittig, mittig. So? - Ja. Rumklappen. Vorsichtig an der Ecke knibbeln. Jetzt ziehen wir die Schutzfolie ab. Die Klebeschicht kommt zum Vorschein. Die streicht Jürgen mit einem Gummirakel fest auf den Rumpf. Die Kunst ist, das ohne Luftblasen zu schaffen. Denn bei 900 Kilometer pro Stunde könnte ein Ballon daraus werden. Und dann löst er sich ab. Überall wird fleißig geklebt. Eine besonders knifflige Stelle ist das runde Triebwerk. Ihr beklebt jetzt das ganze Triebwerk? Nicht ganz, nur partiell. Es ist schwierig, was Rundes zu bekleben. Sie müssen die Folie in Streifen schneiden. Die werden längst aufgeklebt. Die Pfeile sind dafür da, dass wir wissen, wo die Flugrichtung ist. Es ist egal, in welche Richtung der Pfeil zeigt. Aber nach oben oder unten wäre schlecht? Das wäre schlecht, das würde bremsen. Es gibt kein Air-Flow. Auch hier wird die Folie auf das Flugzeug gerakelt. Was passiert, wenn eine Luftblase übrig bleibt? Dafür gibt es einen Stift mit einer kleinen Nadel. Und siehst du diese kleinen Bläschen? Da macht man einen Pikser in die Mitte. Weg. Keine Maschine könnte die Folie so genau kleben wie Olaf und Marco. Dann bekomme ich einen Blumenstrauß aus den Resten der Schutzfolie. Den machen wir heute noch fertig. Von morgens früh bis abends spät wird geklebt. Damit die Maschine schnell wieder in die Luft kann. Mithilfe der besonderen Folie kann sie jetzt Treibstoff sparen. Wenn ihr ein Flugzeug seht, steckt da vielleicht auch Haifisch drin. Eine tolle Idee, abgeschaut von der Natur.