America's Cup Know-how für Windsurfer: Segel ohne Monofilm

05.06.2017 Manuel Vogel - Mit Know-how aus dem America’s Cup will North Sails die Tür in eine völlig neue Dimension des Segeldesigns aufstoßen. Brand-Manager Raoul Joa erklärt, was es damit auf sich hat.

© Herstellerfoto
North 3DI: Im Gegenlicht lassen sich die einzelnen Laminatlagen erahnen. Die neue Technologie soll verschiedene Fasermaterialien als Grundstoff nutzbar machen, Monofilm wird überflüssig. 
North 3DI: Im Gegenlicht lassen sich die einzelnen Laminatlagen erahnen. Die neue Technologie soll verschiedene Fasermaterialien als Grundstoff nutzbar machen, Monofilm wird überflüssig. 

North Sails plant mit einem 3DI genannten Projekt eine Revolution im Segelbau. Was hat es damit auf sich?
Joa: Wir wollen eine Technologie von North Sails Yachting, die bereits bei Hightech-Segeln im Rahmen des America‘s Cup Anwendung findet, nutzen. Unsere Yachting-Sparte hat in Sri Lanka eine riesige Produktionshalle, wo mit unglaublichen finanziellen Mitteln an neuen Technologien für die America’s Cup Segel getüftelt wird. Die Maxime dort lautet schlichtweg. "Baut das Beste, egal was es kostet!" Aus der Windsurfbranche könnte man solch einen Aufwand natürlich nicht betreiben und daher sind wir froh, dass wir an deren Know-how teilhaben können. Es geht um Segel, die komplett ohne Monofilm oder eine Trägerfolie auskommen können und komplett aus Fasern laminiert werden.

Gitterlaminate mit Carbon-, Aramid- oder Kevlarfasern gibt es bereits...
Dazu muss man kurz die Grundlagen verstehen: Generell gibt‘s ja reinen Monofilm, das ist nichts anderes als Polyesterfolie. Bei X-Ply klebt man zwei dünne Polyesterfolien zusammen und legt Fäden aus Polyester dazwischen. Und dann gibt‘s noch die angesprochenen Membran-Technologien, wie sie Severne, Avanti oder Challenger auch verwenden, wo zwischen hauchdünnen Polyesterfolien hochwertigere Fasern eingelegt werden. Wir hatten vor 15 Jahren damit bereits eine limitierte Serie gemacht, die sogar schon in 3D hergestellt war. Das Problem der Membran-Technologie: Die Fasern werden noch immer von Monofilm zusammengehalten und dieser ist bezüglich Punktbelastung und UV umso sensibler, je dünner er ist. Zudem werden solche Materialien dehnungsanfällig, weil sie sehr dünn sind. 70 Prozent der Dehnungsanfälligkeit werden von der Filmdicke bestimmt, nicht vom eingearbeiteten Material. Wir lassen bei unserem neuen 3DI Monofilm als Trägerfolie komplett weg.

© Herstellerfoto
North 3DI: North-Manager Raoul Joa (rechts im Bild) stellte während des Worldcups in La Torche seinen Teamfahrern Victor Fernandez und Klaas Voget einen ersten Prototypen vor.
North 3DI: North-Manager Raoul Joa (rechts im Bild) stellte während des Worldcups in La Torche seinen Teamfahrern Victor Fernandez und Klaas Voget einen ersten Prototypen vor.

Wie soll das gehen?
Wir greifen auf die Erfahrung einer schweizerischen Firma zurück, die Carbonfasern "spleißen" kann. Jede einzelne Carbonfaser besteht aus über 50 winzigen Häarchen, die jeweils dünner sind als ein menschliches Haar. Diese feinsten Carbonhäarchen werden auf eine Tragerfolie gelegt. Eine computergesteuerte Maschine laminiert die getränkten Häarchen übereinander. Das komplette Segel besteht also aus fünf bis zehn Lagen hauchdünner und miteinander verklebter Carbonhäarchen, die man im Designprozess in unterschiedlicher Richtung übereinander legen kann. Dieses Laminat wird abschließend von einer Vakuumfolie abgedeckt und direkt auf eine 3D-Form des gewünschten Profils gesaugt, das überschüssige Harz wird final wieder entzogen.

Carbon ist bekanntermaßen spröde und hart. Wird ein solches Segel nicht automatisch auch hart und bockig?
Nein, das fertig laminierte Material ist ziemlich flexibel und auch die üblichen Schwächen, die dünner Monofilm für gewöhnlich hat, fallen weg: Die UV-Stabilität von 3DI ist um ein Vielfaches höher als die von Monofilm, X-Ply oder den bekannten Gitterlaminaten, die Haltbarkeit ist dahingehend also erheblich besser. Und das bei geringerer Dehnungsanfälligkeit und geringerem Gewicht. Wenn es wirklich klappt, unsere Segel so dreidimensional zu laminieren, wäre der Rest der Herstellung einfach – Masttasche sowie die Lattentaschen drannähen, Schothorn­öse einstanzen und Segelfenster reinsetzen, der Rest wäre ja aus einem Stück und man müsste nicht mehr, wie bisher, Einzelteile zusammennähen, um damit ein bestimmtes Profil zu erzeugen.

Bei so viel Hightech stellt sich automatisch die Frage nach dem Preis. Der America’s Cup ist auch kein "Arme-Leute-Sport".
Bisher ist es eine Konzept-Studie, um herauszufinden, was möglich wäre. Es gibt noch viele Fragezeichen und Hürden, eine davon ist, dass unser Segeldesigner Kai Hopf erstmal die komplizierte Programmiersprache lernen muss. Würde man ein Segel aus den gespleißten Carbonhäarchen bauen, würde es wahrscheinlich viel zu teuer werden, wohl über 3000 Euro. Hinsichtlich Preis kommt es ganz entscheidend darauf an, welche Fasern verwendet werden, denn mit dieser Technologie kann man das einzelne Faserhäarchen aus jeglichem Faserstrangmaterial extrahieren – also nicht nur aus sündteurem Carbon- oder Kevlarmaterial, sondern auch aus Dyneema – und dann landet man automatisch in völlig anderen Preisdimensionen, die den Unterschied zu normalen Segeln möglicherweise auf 100 bis 200 Euro verringern. Aber noch ist es zu früh.

Wann kann man damit rechnen, dass 3DI in Serie gehen wird?
Wir arbeiten derzeit an ersten Prototypen und planen im Laufe des kommenden Jahres, spätestens 2018, damit auf den Markt zu kommen.


surf-Tipp: Wer sich für die Technologie hinter 3DI interessiert, bekommt im Video unten einen guten Eindruck, wie das Ganze funktioniert.

North Sails: From the World Leaders in Sailmaking, North Sails, comes our newest and most innovative sailmaking technology - 3Di.

North 3DI – so funktioniert’s

Einzelne Fasern wie Carbon, Kevlar oder Polyester werden in feinste Häarchen aufgespalten (1) und auf einer Trägerfolie mit Harz getränkt (2). Maschinell werden die Häarchen in dünnen Schichten aufeinander laminiert (3). Die Anordung der Lagen wird durch die auftretenden Zugkräfte im Segel bestimmt und am Computer entwickelt (4). Sind alle Lagen auflaminiert, bringt ein dreidimensionaler hydraulischer Tisch das Segel in die gewünschte Form, der Kleber wird final über Wärme aktiviert (5). Es entsteht ein komplett aus Faser-Häarchen laminiertes Segel, in das die gewünschte Form bereits eingearbeitet ist. Noch ist diese Technologie den Hightech-Booten des America‘s Cup vorbehalten, spätestens 2018 könnten aber auch schon Windsurfer in den Genuss eines solchen Segels kommen.  

© John Carter/PWA
Bild 1: Die aufgespaltenen Carbonhäarchen sind dünner als ein menschliches Haar und Hauptbestandteil der Technologie.
Bild 1: Die aufgespaltenen Carbonhäarchen sind dünner als ein menschliches Haar und Hauptbestandteil der Technologie.
© John Carter/PWA
Bild 2: mit Harz getränkte Trägerfolie
Bild 2: mit Harz getränkte Trägerfolie
© John Carter/PWA
Bild 3: Laminiervorgang der einzelnen Härchen
Bild 3: Laminiervorgang der einzelnen Härchen
© John Carter/PWA
Bild 4: Anordnung der einzelnen Lagen
Bild 4: Anordnung der einzelnen Lagen
© John Carter/PWA
Bild 5: Segelformung
Bild 5: Segelformung
© John Carter/PWA
Hightech-Boot beim America's Cup
Hightech-Boot beim America's Cup

© Basti Ulrich
Diesen Artikel bzw. die gesamte Ausgabe SURF 9/2016 können Sie in der SURF App (iTunes und Google Play) lesen – die Print-Ausgabe erhalten Sie hier.
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