Es könnte kein besserer Wettkampftag sein: Die Sonne scheint bei minus fünf Grad, der Wind steht still, der Schnee ist perfekt, und der Biathlet ist in Topform. Er gehört zu den Besten, er kann das Rennen gewinnen. Über Sieg und Niederlage entscheiden oft Zehntel Sekunden – die Gleitfähigkeit des Skis ist daher sehr wichtig. Sie hängt von mehreren Faktoren ab, etwa davon, ob die Wachsmischung zum Schneebelag passt.
Wer den optimalen Ski haben will, muss die physikalischen Gesetzmäßigkeiten der Reibung verstehen. Deshalb setzten Wachs- und Skibelagshersteller auf die Expertise der Forscher vom Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg. Sie haben die Gleitfähigkeit von Skiern untersucht und wissen, wie man die Sportler besonders schnell macht. »Schnee, Belag und Wachs bilden eine Einheit«, sagt Prof. Dr. Matthias Scherge. Er leitet das neue MikroTribologieCentrum Karlsruhe. »Am Schnee können wir nichts ändern, wir können aber sowohl das Wachs als auch den Belag an die jeweiligen Schneebedingungen anpassen.«
Reibungsphänomene und Gleiteffekte analysieren die Forscher mit einer besonderen Methode: Mit Hilfe einer Apparatur simulieren sie den Kontakt zwischen einem einzelnen Schneekristall und dem Belag. Dabei messen sie die auftretende Reibung in Abhängigkeit von der Temperatur. »Die Gleiteffekte entstehen in den ersten 10 bis 50 Nanometern der Belagsoberfläche«, erklärt Scherge.
Zudem haben die Forscher eine weitere Apparatur im Einsatz: das Skitribometer. Auf ihm fährt ein Stück Ski auf einer beschneiten Scheibe im Kreis. Damit können die Ingenieure unterschiedliche Kombinationen von Wachsen und Belägen testen und optimal an Bedingungen wie die Temperatur anpassen.
Die endgültige Probe erfolgt in der Skihalle. Dort führen Biathleten auf einer 100-Meter-Teststrecke mit definiertem Gefälle Gleittests durch. Dabei wird die Zeit gemessen – ein Transponder am Bein des Fahrers sorgt für haargenaue Ergebnisse. So finden die Forscher heraus, um wie viele Tausendstel Sekunden die richtige Kombination aus Wachs und Belag den Ski schneller macht.
Zusammen mit der Firma Holmenkol und weiteren Partnern entwickeln die Forscher auf diese Weise neuartige Wachse und superschnelle Beläge. »Auch mit Athleten und mit Technikern, die den Ski vor jedem Wettbewerb wachsen, haben wir gesprochen«, sagt Scherge. »Nur mit ihrem Wissen und ihren Erfahrungen ist es möglich, den perfekt gleitenden Ski zu machen.«
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung