Kunststoff

Ski und Rodel gut, in der Wüstenglut

| Redakteur: Peter Königsreuther

Dank verschleißfester Werkstoffrezeptur wird das sorglose Schlittenfahren bald auch auf abrasivem Wüstensand jeder Zeit möglich.
Dank verschleißfester Werkstoffrezeptur wird das sorglose Schlittenfahren bald auch auf abrasivem Wüstensand jeder Zeit möglich. (Bild: Fraunhofer-UMSICHT)

Schnee ist eine zarte und sehr vergängliche Naturerscheinung. Eingefleischte Wintersportler können aber oft nicht genug von ihrem Hobby bekommen. Vom Fraunhofer-Institut UMSICHT kommt aber bald ein Werkstoff auf den Markt, der das verschleißarme Gleiten auch auf Sanddünen ermöglichen soll. Auf der kommenden Spielwarenmesse in Nürnberg soll die Premiere stattfinden.

Wüstendüne statt Skipiste, klingt aufregend. Aber bitte nur mit dem richtigen Equipment. Bisher verwendete Fortbewegungsmittel für Dünenabfahrten sind in der Regel für den Wintersport angedacht oder selbst konstruiert. Ihre Beschaffenheit ist weder für eine sandige Oberfläche noch die dabei wirkenden Reibungskräfte ausgelegt, die die Abfahrt verlangsamen und das Material verschleißen. Fraunhofer UMSICHT hat zusammen mit Partnern einen Werkstoff entwickelt, der gegenüber Sand verschleißfest ist und dank seiner guten Gleiteigenschaften schnelle Dünenabfahrten ermöglicht. Hierzu prüften Forscher an einem eigens konzipierten Teststand verschiedene Materialien unter realitätsnahen Bedingungen auf Abrieb. Der Wüstenschlitten kommt in Kürze auf den Markt.

Sand wirkt anders als Schnee

Sandboarding erfreut sich in Wüstengegenden wie dem Westen der USA, im westlichen Südamerika, Nordafrika und Arabien immer größerer Beliebtheit. Was jedoch fehlt, ist an die Verhältnisse vor Ort angepasstes Equipment. Oft ersatzweise genutzte Skier oder Snowboards sind für Wüstendünen prinzipiell ungünstig, da beim Gleiten über Sand andere Mechanismen wirken als beim Gleiten über Schnee und Eis. Während das Gleiten auf kalten Flächen durch eine dünne Wasserschicht zwischen beispielsweise Ski und Schnee ermöglicht wird, gleitet ein Ski auf Sand direkt auf dem Sandkorn ­ die Folge ist abrasiver Verschleiß: Abrieb und Furchungen. Wachsschichten können den Abrieb zwar kurzfristig mindern, müssen jedoch nach wenigen Abfahrten erneuert werden. Fraunhofer UMSICHT hat zusammen mit der KHW Kunststoff- und Holzverarbeitungswerk GmbH und der Technischen Universität Ilmenau einen Werkstoff entwickelt, der gegenüber Sand verschleißfester ist und so einen kontinuierlichen Fahrspaß ermöglicht.

Namib-Sand als Testmittel

Um einen Vergleich von potenziell geeigneten Materialien zu ermöglichen, entwickelten Forscher von Fraunhofer UMSICHT einen Teststand*, auf dem Probekörper aus verschiedenen Kunststoffen (etwa Polyethylen, Polyamid, Polypropylen) und Additiven getestet werden können. „Mit dem Teststand können wir Reibwerte und Abrasion auf Wüstensand messen und so die Lebensdauer der hinsichtlich Reib- und Gleiteigenschaften optimierten Werkstoffe abschätzen“, erklärt Dipl.-Ing. (FH) Christina Eloo, Gruppenleiterin Verarbeitungs- und Prüftechnik. Die Messungen für die Reibefläche des Wüstenschlittens fanden bei verschiedenen Reibegeschwindigkeiten, Anpressdrücken, die das menschliche Gewicht simulieren, und Temperaturen statt, wie es weiter heißt. Um die Versuche möglichst realitätsnah durchführen zu können, nutzten die Forscher Wüstensand aus der Namib als Angriffsmittel. Im Anschluss daran wurden die Prototypen per Mikroskop auf Abrasionseffekte hin untersucht, um die verschleißralevanten Mechanismen besser zu verstehen.

Neuer Werkstoff trotzt Abrieb und Temperatur

Der entwickelte Werkstoff ist robust gegen tribologische, mechanische und thermische Belastungen und kann als Gleitfläche wie auch als Kufe an der Unterseite des Schlittenkörpers verarbeitet werden. Der Schlitten ist so designt, dass selbst nach einer intensiven Nutzung noch eine genügend dicke Reibschicht vorhanden ist, um die Nutzung zu gewährleisten.

Mit dem Teststand kann jedes beliebige Material sowohl gegen Schüttgüter (beispielsweise Kunststoffpulver, Sand, Kiesel) als auch flächige Werkstoffe wie Schleifpapier oder Kunstrasen auf Abrasion hin getestet werden. Der zu testende Prüfkörper wird an einer Probenaufnahme befestigt und mit definierter Gewichtsbelastung über das abrasive Medium gefahren. Die Versuchslaufzeit lässt sich von wenigen Minuten auf mehrere Stunden oder Tage ausdehnen. Während der gesamten Versuchszeit wird das Gleitverhalten des Prüfkörpers aufgenommen. Temperaturen bis 50 °C lassen sich im Teststand durch Infrarotlampen problemlos simulieren. Nach Versuchsende können an dem Prüfkörper der Verschleiß bestimmt und zusätzlich die aufgetretenen Verschleißerscheinungen optisch charakterisiert werden.

Wüstenschlitten in Nürnberg und München

Die KHW Kunststoff- und Holzverarbeitungswerk GmbH, Leiter des Projekts, präsentiert auf der Internationalen Spielwarenmesse in Nürnberg am 27. Januar und auf der Münchner Sportartikel-Messe Ispo vom 5. bis 8. Februar ein Modell des ersten Wüstenschlittens. MM

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