Fraunhofer-Gesellschaft e.V., Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
Prof. Dr. Bernd Mayer, Dr.-Ing. Uwe Specht
Universität Bremen, Zentrum für Umweltforschung und Umwelttechnologie (UFT)
Prof. Dr. Jorg Thöming, Dr. Michael Baune
Technische Universität Dresden, Institut für Wasserchemie, Professur für Hydrochemie und Wassertechnologie
Prof. Dr. Stefan Stolte
Bearbeitungszeitraum: 01.03.2022 bis 30.04.2024
Kurzfassung des Vorhabens
Oberflächen für Sensoren, Sichtfenster, Beleuchtungen und Kamerasysteme sind ein wichtiges Werkzeug zur Fernwartung, Inspektion und Nutzung maritimer Technik. Im maritimen Umfeld sind solche Oberflächen mit Bewuchs, sog. Biofouling und Verschmutzung, z.B. durch Sedimente, konfrontiert. Um Funktionsfähigkeit optischer Systeme zum Teil nach wenigen Stunden, Tagen oder Wochen des Einsatzes unter Fouling wiederherzustellen, erfordert die Reinigung besonders bei Schiffen und Plattformen einen hohen personellen, zeitlichen und wirtschaftlichen Aufwand z.T. unter Tauchereinsatz. Bestehende Lösungen auf Basis von UV-Strahlung, Shuttern oder Wischersystemen, bedingen eine bauliche Anpassung bestehender Systeme und sind daher oft ungeeignet.
Das ELEKTRA-Forschungsziel ist daher die Entwicklung eines robusten, aktiv selbstreinigenden Antifouling-Systems für optische Oberflächen auf Basis einer elektrohydrodynamischen, transparenten Beschichtung mit geringem Stromverbrauch. Die Beschichtung wird in einem innovativen, lasergestützten Prozess in Form von Mikroelektroden auf die Oberflächen übertragen. Die Elektroden gestatten die Kombination aus Dielektrophorese und AC Elektrothermie, zwei Verfahren zur Erzeugung lokaler Strömungen und Kräfte auf Verschmutzungspartikel, um die Oberflächen ohne weitere Hilfsmittel zu reinigen. Teilziele des Projekts sind die numerische Auslegung der Elektrodenstrukturen, die Entwicklung der Laser-Prozesstechnik sowie die Prüfung im Labor und an einem Pilotstand im Meer zur Validierung der Technologie.
Die Eignung des zu entwickelten Antifouling-Systems für verschiedene maritime Aufgabenstellungen und darüber hinaus lässt eine breite Anwendbarkeit erwarten. Das Projekt liefert die grundlegenden Schritte für eine Umsetzung der Technologie. Insbesondere profitieren KMUs aus den Bereichen Sensorherstellung, Laser- und Beschichtungstechnik sowie Anwender (Schiff- und Yachtbau, Betreiber und Konstrukteure von AUVs) von den zu erwartenden Ergebnissen.
