Die Vereisung von Tragflächen und Propellern stellt ein kritisches Problem für die Verkehrssicherheit in der Luftfahrt dar (wirtschaftlicher und Sicherheitsaspekt). Eisakkumulation führt zur Störungen der Luftströmung und mindert den dynamischen Auftrieb bis hin zum Strömungsabriss. Daher spielen Strategien zur Vereisungsprävention und Enteisung seit jeher eine wesentliche Rolle beim Betrieb von Fluggeräten in klimatisch kritischer Umgebung. Zur Enteisung (Deicing) von Tragflächensektionen (meist die Vorderkante) sind verschiedene aktive Systeme kommerziell erhältlich. Pneumatisch versorgte, flexible Gummimatten (Boots) verändern bei Detektion von Eis durch Einleiten von Luft die Oberflächengröße und sprengen es dadurch ab. Thermische Enteisungssysteme erwärmen kritische Zonen um die Kontaktzone Eis/Tragfläche aufzuschmelzen und damit ein Abfließen zu bewirken. Sie werden entweder elektrisch beheizt oder bei Flugzeugen mit Strahltriebwerken mit Zapfluft aus dem Triebwerk. Zur Vorbeugung von Eisakkumulation werden für Kleinflugzeuge aktive, chemische Anti-Eis-Systeme für die Tragflügelvorderkante angeboten. Hier werden gebohrte Oberflächen an von Vereisung stark betroffenen Tragflügelzonen genutzt um ein Anti-Eis-Fluid von der Rückseite durch diese Bohrungen zu pumpen und dadurch einen Film zu erzeugen, welcher das Anfrieren von Wasser verhindern soll. Dieses System ist aktuell für den Einsatz an der Tragflügelvorderkante begrenzt. Jedes dieser Systeme hat Nachteile: Zur thermischen Enteisung wird viel Energie benötigt, pneumatische Systeme beeinflussen die Aerodynamik negativ und chemische Enteisung führt zu einer zusätzlichen Gewichtsbelastung und einer begrenzten Einsatzdauer.
Ziel dieses Projekts ist es, widerstandsfähige, passive und passiv/aktive Anti-Eis-Oberflächen durch Kombination mehrerer Schlüsseltechnologien zu entwickeln und das Anwendungsgebiet auf Propeller zu erweitern. Diese Erweiterung ist nicht nur für die bemannte Luftfahrt, sondern auch für die unbemannte Luftfahrt (Drohnen/Multikopter) von Bedeutung. Basis dafür ist die Laserstrukturierung mittels Femtosekundenlaser, mit welcher es möglich ist, einerseits feine Nanostrukturen (LIPSS) und andererseits poröse Mikrostrukturen zu erzeugen, welche superhydrophobe Eigenschaften besitzen. In weiteren Schritten sollen diese Strukturen chemisch und mittels Plasmaverfahren beschichtet werden um sie haltbar und zusätzlich eisabweisend zu gestalten. Diese passiven Anti-Eis-Oberflächen sollen auch als passiv/aktives System untersucht werden. Dazu werden mittels Laser Mikrokanäle in die strukturierten Oberflächen gebohrt und zwar so, dass diese von der Probenrückseite mit diversen Anti-Eis-Fluiden versorgt werden können. Im Vergleich zu bestehenden technologisch und ökologisch unausgereiften Systemen, soll im Zuge dieses Forschungsprojektes die passive Oberflächenmodifikation durch neueste Technologien genutzt werden um die Anti-Eis-Eigenschaften zu sowie den ökologischen Fußabdruck durch Reduktion/Substitution von Glykol zu verbessern. Des Weiteren sollen ausgewählte Anti-Eis-Oberflächen an einem Propellerblatt appliziert und unter dynamischen Bedingungen am Rotorprüfstand im Klimawindkanal getestet werden.
