Airbus creëert water- en vuilafstotende nanostructuren met laser

Om te voorkomen dat water, insecten, vuil en andere ongewenste vuildeeltjes de aerodynamica van vliegtuigoppervlakken negatief beïnvloeden, voert Airbus lasertesten uit om nanostructuren te creëren die deze onzuiverheden af kunnen weren.

Airbus werkt samen met Fraunhofer IWS aan het project om vuildeeltjes van vliegtuigoppervlakken te weren met behulp van lasertechnologie. De techniek die de partners gebruiken heet ‘Direct Laser Interference Patterning’ (DLIP). Deze techniek genereert directe interferentiepatronen door middel van een laser. Speciale optica verdelen een laserstraal in verschillende bundels, die later bij elkaar worden gebracht voor structurering op het materiaaloppervlak. Door het interferentiepatroon op een materiaal te focusseren, zal het laserlicht het materiaal smelten. Zo ontstaan kleine structuren op het oppervlak die, bekeken onder een microscoop, lijken op golfplaten daken. De afstanden tussen de structuren kunnen vrij worden ingesteld tussen 150 nanometer en 30 micrometer. Het doel: vanwege de nano- en microstructuren op het metaal, kunnen waterdruppeltjes zich niet langer verspreiden en zich aan het oppervlak hechten. Omdat ze niet genoeg contact op het oppervlak vinden, rollen ze of glijden ze weg. Dit effect is ontleend aan de natuur en staat bekend als het ‘lotus-effect’.

Coatings vaak niet geschikt

Waterafstotende oppervlakken zijn niet nieuw en worden al jaren geproduceerd met behulp van andere technologieën. De meeste Lotus-achtige effecten op plaatwerk, glazen of badkamermeubels worden tegenwoordig nog steeds geproduceerd door speciale coatings. Het belangrijkste voordeel van de coatingmethode tot dusverre was dat hiermee efficiënt grote oppervlakken konden worden behandeld. De coatings verouderen echter met de tijd, kunnen gemakkelijk worden beschadigd en voldoen in sommige gevallen niet aan de nieuwe EU-milieuwetgeving. De structuren gemaakt met de DLIP-methode kunnen echter jaren meegaan en leveren geen milieuproblemen op. Bovendien is de DLIP-methode veel sneller dan andere lasertechnieken. Afhankelijk van of titanium, polymeren of andere materialen worden gestructureerd, kan het DLIP optiek tot bijna een vierkante meter per minuut structureren. “Dit is een wereldrecord”, zegt Prof. Andrés Lasagni van het Fraunhofer IWS. “Samen met onze collega’s ontwikkelden we ’s werelds grootste DLIP-systeem. Daarnaast is de DLIP laserkop op den duur in commerciële industriële machines te integreren, zodat ook middelgrote bedrijven toegang kunnen krijgen tot deze techniek.

Vliegproeven

Airbus-ingenieurs testen nu nanogestructureerde vleugels op een vliegtuig in de praktijk. Elmar Bonaccurso, materiaalwetenschapper bij Airbus Central R&T, zegt: “Vliegproeven onder verschillende omstandigheden en regelmatige coatinginspecties zijn met name nuttig voor het onderzoeken van de duurzaamheid en functionaliteit van dergelijke water- en vuilafstotende coatings.”