Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sprit sparen beim Pflügen

01.07.2011
Weniger Reibung, weniger Kraft, weniger Sprit: Sind Pflugschare mit diamantartigen Kohlenstoffschichten überzogen, gleiten sie durch den Ackerboden, beinah wie das heiße Messer durch die Butter. Für die Zugmaschinen vor den Pflügen bedeutet das, sie brauchen deutlich weniger Kraft und Kraftstoff.

Sie schützen Festplatten im Computer und sorgen dafür, dass Gleitlager geschmeidig bleiben: extrem harte, diamantartige Kohlenstoffschichten (diamond like carbon, DLC). In Zukunft könnten sie helfen, beim Pflügen Sprit zu sparen und die Arbeit in der Landwirtschaft zu erleichtern.


DLC-beschichtete Versuchswerkzeuge nach dem Einsatz, links oben erste Versuche – links unten sind die verbesserten Schichten nach der gleichen Einsatzstrecke zu sehen. DLC-beschichtete Schar für Versuchszwecke (rechts) (© Felizitas Gemetz/Fraunhofer IWM; Martin Hörner/Fraunhofer IWM)

Fast eine Milliarde Liter Kraftstoff verbrauchen Deutschlands Bauern jährlich, um ihr Land zu bestellen. Rund 50 Prozent der Energie, die beim Pflügen oder Eggen in den Boden eingebracht wird, geht durch Reibung zwischen Pflugschar und Erde verloren. Um das zu ändern, wollen Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg und ihre Partner im Projekt »RemBob« Pflugschare mit einer DLC-Schicht versehen.

Die Reibung als solche konnten sie so bereits um mehr als die Hälfte reduzieren. Der Kraftbedarf der Zugmaschine verringerte sich in einigen Versuchen um mehr als 30 Prozent.

Für Bauern bedeuten die leichtgängigen Pflugschare entweder einen Zeitgewinn, weil sie ihre Bearbeitungsgeräte verbreitern können, oder geringere Kosten für Kraftstoff, Maschinen und deren Unterhalt. Die Zugmaschinen können kleiner werden oder im Teillastbereich fahren, mit entsprechend verlängerten Reparatur- und Wartungsintervallen. »Aus ökologischer Sicht wäre es ein Fortschritt, wenn man die Zugmaschinen kleiner dimensionieren könnte«, sagt der Physiker und gelernte Obstbauer Martin Hörner vom IWM. Dann brauchten sie nicht nur weniger Sprit, sondern würden auch leichter:

Je leichter die Maschine, desto geringer die Bodenverdichtung und je lockerer der Boden, desto weniger Kraft ist nötig, um ihn zu bearbeiten. Auch die Bodenqualität wäre besser. In stark verdichteten Böden gibt es kaum Regenwürmer und andere Klein- und Kleinstlebewesen, die den Boden umbauen und mit Nährstoffen anreichern. Verdichtete Böden können Wasser schlechter aufnehmen und trocknen schneller aus. »In Deutschland sind wir zwar relativ weit, was den Bodenschutz angeht, aber selbst bei uns geht durch Verdichtung und Erosion netto mehr Boden verloren, als sich auf natürlichem Weg neu bildet«, erklärt Hörner.

Ein weiterer Nebeneffekt von DLC-Schichten auf Bodenbearbeitungsgeräten ist der Schutz vor Korrosion und Verschleiß. Pflugschare sollen hart und stabil sein, gleichzeitig aber so elastisch, dass sie nicht zerbrechen, wenn sie etwa auf einen größeren Stein treffen. Stand der Technik sind lebensdaueroptimierte Stähle. Doch auch diese leiden sichtbar, wenn sie längere Zeit im Boden betrieben wurden. »Ein Zinken an einer Kreiselegge kann pro Saison 50 Prozent seiner Masse durch Verschleiß verlieren«, so Hörner. Doch Erde, Sand und Steine reiben konventionelle Beschichtungen innerhalb kürzester Zeit auf. Deshalb blieben Pflugschare bislang unbeschichtet. DLC-Schichten können jedoch auch solch extremen Belastungen widerstehen.

Das Problem: Der zähe Stahl der Bodenbearbeitungsgeräte verformt sich zu leicht und ist daher als Träger für die wesentlich starrere DLC-Schicht ungeeignet. Die Schicht würde schnell abplatzen. Die Projektpartner testen darum unter anderem Pflugschare aus Nitrierstahl, glasfaserverstärktem Kunststoff und dem Hartmetall Wolframkarbid in ihren Feldversuchen. Das nächste Projektziel ist, mindestens 20 Kilometer Boden zu pflügen, bevor die Schicht nachgibt. »Wenn wir das schaffen, ist es zur verschleißfreien Pflugschar nur noch ein kleiner Schritt«, stellt Hörner fest.

Martin Hörner | Fraunhofer Mediendienst
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/presse/presseinformationen/2010-2011/19/sprit-sparen.jsp

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Studie InLight: Einblicke in chemische Prozesse mit Licht
22.11.2016 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Eigenschaften von Magnetmaterialien gezielt ändern
16.11.2016 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Flüssiger Wasserstoff im freien Fall

05.12.2016 | Maschinenbau

Forscher sehen Biomolekülen bei der Arbeit zu

05.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungsnachrichten