The Paint Job

Farbe ist wichtig – nicht nur für das äußere Erscheinungsbild eines Flugzeugs. Die Lackierung hat viele Funktionen: Sie schützt vor Korrosion, erhöht die Lebenszeit und soll in Zukunft sogar die Umweltbilanz verbessern.

11.2016 | Autorin: Monika Weiner

Autorin:
Monika Weiner arbeitet seit 1985 als Wissenschaftsjournalistin. Die Diplom­geologin interessiert sich vor allem für neue Entwicklungen in Forschung und Technik sowie deren gesellschaftliche Auswirkungen.

Flugzeug­bauer achten aufs Gewicht, wann immer sie können. Das Feilschen um jedes Gramm hat gute Gründe: Je leichter eine Maschine, desto weniger Sprit verbraucht sie, desto mehr Pas­sagiere kann sie auf­nehmen, desto besser ist ihre CO2-Bilanz. Trieb­werks­herstel­ler optimieren daher ständig ihre Designs; Rumpfteile werden immer häufiger aus teuren, karbon­faser­verstärkten Kunst­stoffen gefertigt; bei der Innen­ein­richtung kommen statt massiver Metalle zunehmend Faser­ver­bund­werk­stoffe zum Einsatz. Und am Ende packen Lackierer fast eine Tonne Farbe auf eine Airbus A380. Muss das sein?

„Absolut“, erklärt Maike Timm, Produktions­leiterin im Bereich Aircraft Painting Services bei Lufthansa Technik. „Ohne die schützende Farbschicht würden die Flug­zeug­teile – egal ob sie aus Metall oder Kunststoff gefertigt sind - innerhalb kürzester Zeit Schaden nehmen.“ Im ganz normalen Flugbetrieb sind die Oberflächen enormen Belastungen ausgesetzt: Eiskristalle, Staubpartikel, Asche und Sandkörner prasseln mit einer Geschwindigkeit von 1.000 Kilometern pro Stunde auf die Materialien ein. Dazu kommen UV-Strahlung und Tem­peratur­schwankungen von minus 55 bis plus 100 Grad Celsius. Enteisungs­mittel, Kerosin und Schmier­ölreste lassen Metalle schnell korrodieren und zerstören den Material­verbund von faser­verstärkten Kunst­stoffen, wenn die Oberflächen nicht versiegelt sind. Die ersten Passagier­flugzeuge flogen aus Kostengründen unlackiert – es herrschte Krieg in Europa. Doch die Alu­mi­ni­um­le­gie­rungen wurden schnell matt und mussten häufig nachpoliert werden. Heute fliegt nicht einmal die „Tante Ju“ ohne schützende Farbschicht – auch wenn man ihr das auf den ersten Blick nicht ansieht. Die Außenhaut ist mit Metallic­lack überzogen.

Schichtweise Schutz

Ohne Lack geht in der Luftfahrt nichts. Mit Farbe aus dem Baumarkt ist es allerdings nicht getan – Flug­zeug­lack muss extrem dünn, kratzfest, schmutz­resistent und um­welt­freundlich sein. „Dank neuer Ent­wicklungen können wir mittler­weile sehr öko­nomisch arbeiten“, resümiert Timm. „Eine knappe Tonne Farbe für die Airbus A380 klingt zwar viel, verteilt sich aber auf fast 4.000 Quadratmeter Oberfläche. Die vier bis fünf Farbschichten, die aufgetragen werden müssen, sind insgesamt nur Bruchteile eines Millimeters dick.“

0503_RETROLACK_44

Passgenau Ein Mitarbeiter von Lufthansa Technik beim Abkleben des Fensters der D-AIRX, einer Airbus A321-131, die 2013 zum fünfzigjährigen Jubiläum der Lufthansa im Look der frühen 1950er Jahre lackiert wurde.

0503_RETROLACK_44

Passgenau Ein Mitarbeiter von Lufthansa Technik beim Abkleben des Fensters der D-AIRX, einer Airbus A321-131, die 2013 zum fünfzigjährigen Jubiläum der Lufthansa im Look der frühen 1950er Jahre lackiert wurde.

A350_XWB_Singapore_Airlines_painting_cockpit_window_big

Decklack Farbe bekommt das Flugzeug mit der dritten Lackschicht, hier bei Airbus.

A350_XWB_Singapore_Airlines_painting_cockpit_window_big

Decklack Farbe bekommt das Flugzeug mit der dritten Lackschicht, hier bei Airbus.

In solchen Schichtsystemen steckt jahrzehntelange Erfahrung. Im einfachsten Fall sind zwei verschiedene Komponenten nötig: Die gereinigten und geschliffenen Oberflächen versehen Lackierer mit einem Korrosionsschutz, dem Primer. Auf diesen kann der eigentliche Lack gespritzt werden – hier wiederum gibt es Ein-Schicht- und Zwei-Schicht-Systeme. Der Farbhersteller AkzoNobel hat ein Zwei-Schicht-System aus Basislack und Klarlack entwickelt. „Das Basecoat/Clearcoat-System hat verschiedene Vorteile“, erläutert Thomas Böttcher, Vertriebsleiter Flugzeuglacke bei AkzoNobel Aerospace Coatings. „Der Klarlack schützt vor UV-Strahlung und erhöht die Glanz- und Farbbeständigkeit. Außerdem sind die Oberflächen so glatt, dass das Flugzeug weniger schnell verschmutzt und durchschnittlich nur noch halb so oft gewaschen werden muss. Und die Lebenszeiten der Zwei-Schicht-Lackierungen sind mit sechs bis acht Jahren deutlich länger als die der meisten anderen Lackierungen, die im Schnitt nur fünf Jahre erreichen.“

„Ohne die schützende Farbschicht würden die Flugzeugteile – egal ob sie aus Metall oder Kunststoff gefertigt sind – innerhalb kürzester Zeit Schaden nehmen.“

Maike Timm, Lufthansa Technik

Detailarbeit am Flügel Lackierarbeiten im Airbus Paint Shop in Toulouse.

Mit weiteren Zwischenschichten lassen sich zusätzliche Funktionen integrieren, beispielsweise eine selektive Entlackbarkeit. Diese entsteht durch eine dünne Trenn­schicht, die auf den Korrosionsschutz-Primer aufgebracht wird. Braucht das Flugzeug nach einigen Jahren einen neuen Anstrich, so lässt sich der alte Lack entlang der Trennschicht chemisch ablösen – der darunter liegende Korrosionsschutz bleibt erhalten. „Die Zeiten, die ­Entlackung und Lackierung in Anspruch nehmen, lassen sich so um zehn Prozent reduzieren“, betont Böttcher.

Farbe am Flieger

Nach den Olympischen Spielen 2016 flog die deutsche Olympia­mannschaft mit dem „Sieger­flieger“, einer extra für den Event designten Lufthansa Boeing 747-8, von Rio zurück nach Deutschland. Das Flug­zeug wurde für diese Aktion allerdings nicht neu lackiert, sondern mit Folien beklebt. Die Maschine darunter ist immer noch klassisch weiß.

Grundsätzlich können Flugzeuge in jeder Farbe lackiert werden. Weiß hat aller­dings den Vorteil, dass es sich nicht aufheizt. Eine schwarze Maschine könnte zwar dünner lackiert werden, weil dunkle Farben besser decken, aller­dings würden diese auch das Sonnen­licht stark absorbieren. Der Innen­raum müsste dann ständig gekühlt werden.

Auch bunte und komplexe Designs lassen sich auf­bringen. Eine mehrfarbige Lackierung ist aller­dings teuer, denn jede Farbe muss in einem eigenen Arbeits­gang aufge­bracht werden, wobei man Teile, die anders­farbig werden oder bleiben sollen, von Hand abkleben muss. Um den Arbeits­aufwand zu minimieren, entwickeln Ingenieure derzeit Roboter, die Farben direkt auf das Flug­zeug auf­drucken können.

Treibstoff sparen mit Oberflächen

In Zukunft sollen Lacke sogar helfen Treibstoff zu sparen. Beispielsweise, weil ihre Oberflächen spiegelglatt sind und die Luft widerstandslos über sie hinweggleitet. Derzeit experimentieren die Ingenieure bei Lufthansa Technik mit nanopartikelhaltigen Poliermitteln, die alle Unebenheiten ausgleichen.

Ein anderer Ansatz besteht darin, die Oberflächen mit einer Struktur zu versehen, die den Strömungswiderstand reduziert. Haifische kommen so leichter vorwärts: Mikroskopisch dünne Rillen in den Schuppen, die längs zur Strömungsrichtung verlaufen, verringern den Widerstand. Wie dieser Riblet-Effekt für die Luftfahrt genutzt werden kann, haben Forscher im EU-Projekt Clean Sky untersucht. Ingenieure vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) entwickelten ein Verfahren, mit dem sich feine Rillen auf ein Flugzeug aufbringen lassen. Die Simultan-Stempel-Härtungsmethode erlaubt es, Mikrostrukturen mittels einer mit Lack beschichteten Silikonfolie, die ein Negativ der Riblet-Struktur trägt, aufzudrucken. Bei gleichzeitiger Bestrahlung mit UV-Licht härtet der Lack aus, anschließend kann die Silikonfolie abgezogen werden. „Der Lack bietet mehrere Vorteile“, erläutert der Fraunhofer-Forscher Dr. Volkmar Stenzel. „Er ist UV-resistent, hält mechanischen Belastungen gut stand, verursacht kein Zusatzgewicht und lässt sich problemlos auf gekrümmten Oberflächen anbringen.“

„Gearbeitet wird beispielsweise an speziellen Harzen, die Lacke schmutz-, wasser- und eisabweisend machen. Mit solchen Lacken will man die Zeiten und Kosten, die notwendig sind, um die Maschinen zu reinigen und zu enteisen, drastisch reduzieren.“

Dr. Volkmar Stenzel, Fraunhofer IFAM

Lack aus der Pistole Airbus setzt unter anderem elektrostatische Lacksprühsysteme ein, die weniger Sprühnebel erzeugen. Hier die Rumpflackierung an der ersten A350XWB für Finnair in Toulouse.

Die Beständigkeit von 10 mal 10 Zentimeter großen, mikro-strukturierten Lackarealen haben die Ingenieure von Lufthansa Technik und Airbus im Clean Sky-Projekt unter realen Bedingungen im Flugbetrieb getestet. Derzeit suchen die Forscher nach Lösungen, wie sich die gewünschte Struktur vollautomatisch auftragen lässt, und untersuchen, ob sich der Aufwand lohnt. Den Hochrechnungen zu Folge lässt sich rund ein Prozent Treibstoff im Luftverkehr einsparen - bei einem jährlichen Kerosin­verbrauch von rund 300 Millionen Tonnen in der zivilen Luftfahrt lohnt sich das.

Eine Verringerung des Luftwiderstands ist nur eine von vielen Erwartungen, welche die Luftfahrtindustrie an die Flugzeugfarben von morgen hat. „Der Trend geht hin zur Integration von Zusatzfunktionen“, berichtet der Fraunhofer-Experte Stenzel. „Gearbeitet wird beispielsweise an speziellen Harzen, die Lacke schmutz-, wasser- und eisabweisend machen. Mit solchen Lacken will man die Zeiten und Kosten, die notwendig sind, um die Maschinen zu reinigen und zu enteisen, drastisch reduzieren.“

MTU-Newsletter
MTU-Newsletter

Unser Newsletter informiert Sie regelmäßig über Hochtechnologie und exzellenten Service „made by MTU“. Wir blicken aber auch über den Tellerrand hinaus auf allgemeine Luftfahrtthemen.

Diese Artikel könnten Sie auch interessieren:

Beste Flugverbindungen

11.2016 | Um das weltweite Wachstum des Luftverkehrs zwischen den urbanen Zentren bewältigen zu können, werden neue leisere Flugzeuge und effizientere Flughäfen gebraucht. Auch Big-Data-Anwendungen helfen dabei, Passagiere und Gepäck schneller ans Ziel zu bringen.

PW1100G-JM geht in die Serien­montage

05.2016 | Im Herbst 2016 hat die MTU Aero Engines das erste Serientriebwerk vom Typ PurePower® PW1100G-JM endmontiert und an Airbus ausgeliefert. Die MTU ist mit 18 Prozent am A320neo-Antrieb beteiligt und übernimmt ein Drittel der Endmontage aller PW1100G‑JM-Antriebe.