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 CAU-Forschungsteam entwickelt neues Verbundmaterial aus Kohlenstoffnanoröhren
22.11.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Material mit vielversprechenden Eigenschaften
22.11.2017 | Universität Konstanz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

IfBB bei 12th European Bioplastics Conference mit dabei: neue Marktzahlen, neue Forschungsthemen

22.11.2017 | Veranstaltungen

Zahnimplantate: Forschungsergebnisse und ihre Konsequenzen – 31. Kongress der DGI

22.11.2017 | Veranstaltungen

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bakterien als Schrittmacher des Darms

22.11.2017 | Biowissenschaften Chemie

Ozeanversauerung schädigt Miesmuscheln im Frühstadium

22.11.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die gefrorenen Küsten der Arktis: Ein Lebensraum schmilzt davon

22.11.2017 | Geowissenschaften