Skisåler skreddersydd til konkurransested

God glid er ikke noe du tukler med når målet er gull i VM og OL.

Publisert
Forskerne må ut i løypa for å sjekke laboratoriemålingene. (Foto: Privat)
Forskerne må ut i løypa for å sjekke laboratoriemålingene. (Foto: Privat)

Prosjektet

Gemini-senteret for tribologi ved NTNU/SINTEF i Trondheim er i stor grad bygd opp med midler fra det store forskningsprosjektet NODE ART som industrien på Sørlandet står bak, og som får finansiell støtte fra Forskningsrådets PETROMAKS-program og SINTEF. Hovedformålet med senteret har vært å støtte forskning og utvikling for oljeindustrien, men laboratoriet for friksjon, slitasje og smøring er viktig for mange anvendelser.

PETROMAKS2

Forskningsrådets program for petroleumsforskning (PETROMAKS 2) skal bidra til at petroleumsressursene skaper økt verdi for samfunnet gjennom styrket kunnskapsutvikling, næringsutvikling og internasjonal konkurransekraft. Petroleumsressursene skal utvikles og utnyttes optimalt innenfor miljømessige forsvarlige rammer.

Når Northug og co står på startstreken, tenker verken de eller tilskuerne på at skiene har en såle som er forsket frem med samme metoder og utstyr som oljeplattformer og hofteproteser.

Olympiatoppen og skilandslaget overlater ingenting til tilfeldighetene.

På Gløshaugen i Trondheim finner forskerne ut hvordan skisålene skal behandles for at de skal gi gullgliden.

Doktorgradsstipendiat Felix Breitschädel ved Senter for Idrettsanlegg og Teknologi (SIAT) har undersøkt utallige kombinasjoner av overflatebehandlinger av skisåler og glidesmurninger.

I et 3D-mikroskop ser han strukturen på nanonivå, og med hjelp av spektroskop ser han hvilke stoffer overflatelaget er bygd opp av.

‒Små nyanser i strukturen på overflaten og tilsetningsstoffene i skisålen kan gjøre store utslag på friksjonen, og dermed på gliden i skisporet, sier Breitschädel.

Marginene er små. En liten endring friksjonen kan være forskjellen på seier og en plass langt ned på resultatlista.

SIAT samarbeider med Tribologi-laboratoriet ved Institutt for produktutvikling og materialer på NTNU. Tribologi er læren om friksjon, slitasje og smøring. Her finnes det avanserte utstyret som skal sikre mer langrennsgull.

Vitenskapelig god glid på ski

I over et tiår har Olympiatoppen engasjert forskere på NTNU til å finne den beste gliden på langrennsski på ulike typer snø.

Mens andre land baserer seg på utallige tester av ski på snø for å finne den beste smurningen, har Olympiatoppen valgt å gå vitenskapelig til verks.

Nå jobber forskerne for fullt mot OL i Sotsji 2014. Metodene er mer avanserte enn noen gang. De siste to årene har skiforskerne hatt tilgang til utstyr som er kjøpt inn til Tribologi-laboratoriet.

Masterstudent Nora Holst Haaland og doktorgradsstipendiat Felix Breitschädel bidrar til norsk suksess i OL. (Foto: Claude R. Olsen)
Masterstudent Nora Holst Haaland og doktorgradsstipendiat Felix Breitschädel bidrar til norsk suksess i OL. (Foto: Claude R. Olsen)

Skifabrikantene eksperimenterer hele tiden med nye tilsetningsstoffer for å bedre glidegenskapene. Plasten i sålene er som regel av polyetylen med høy egenvekt.

Den tilsettes stoffer som molybdendisulfid og teflon. De samme stoffene brukes i oljeindustrien, i hofteproteser og i vindturbinblader.

Skiene fra fabrikken er likevel bare starten på prosessen mot en vinnerski. De norske smørerne har i flere år forbedret skiene ved å slipe mikroriller i sålen og prøve seg frem med ulike typer voks før de tester skiene i skisporet.

Forskerne ved NTNU går dypere inn i materien. De ser inn i selve sålestrukturen for gi smørerne ny kunnskap om hva som fungerer best.

‒ Den vanlige metoden å teste ski på er å sammenligne hvor godt ulike skipar glir. Vi kan måle friksjonen nøyaktig for ulike strukturer og voks og se på slitasjen, sier Breitschädel.

Fra laboratoriet til løypa og Sotsji

Med seg på laget har Breitschädel førsteamanuensis Nuria Espallargas som leder Tribolologi-laboratoriet, og masterstudent Nora Holst Haaland som forsker på nanovoks.

Haaland undersøker hvor mye nanovoks skisålen kan ta opp, hvordan den takler vann og hvor mye den slites av underveis i løpet.

I laboratoriet måler forskerne friksjonen på skiene ned til minus 20 grader. En bit av skisålen glir frem og tilbake over en flate av is eller snø og gir nøyaktige tall for friksjonen.

Deretter bærer det ut i marka for å teste ski i ordentlige skiløyper.

‒ Dersom vi får samme resultater i løypa som på tribologilabben om hvilke ski som glir best, kan vi spare tid på mange tester, sier Haaland.

Kunnskapen går videre til smørerne på langrennslandslaget. Breitschädel har allerede vært i Sotsji for å teste ski. Snøen der borte er helt annerledes enn den vi har i Norge og krever en annen behandling av skiene.

Førsteamanuensis Nuria Espallargas gjør klar for test av slitestyrke og korrosjon i tribologisenteret i Trondheim. (Foto: Claude R. Olsen)
Førsteamanuensis Nuria Espallargas gjør klar for test av slitestyrke og korrosjon i tribologisenteret i Trondheim. (Foto: Claude R. Olsen)

Isfjell skal gli forbi oljeplattformene

Breitschädel jobber delvis for Olympiatoppen og delvis med sin doktogradsavhandling på NTNU. Dermed får norske skiløpere nytte av kunnskapen som er bygd opp i Trondheim om tribologi for olje- og gassindustrien.

Motsatt vei kommer forskningen på skiglid oljeindustrien til gode.

‒ Når oljevirksomheten trekker mot Arktis, må plattformer og skip kunne stå i mot is og isfjell. Vi ser på hvilke overflatebelegg som gjør at isen ikke fester seg og at drivisen glir forbi skipsskroget eller oljeplattformen, sier Espallargas.

Forskningen i Trondheim har allerede spart oljeindustrien for millionbeløp på vedlikehold og reparasjoner på hydrauliske utstyr på boreplattformer. Hydrauliske sylindre brukes for å holde borestrengen rolig selv om plattformen beveger seg opp og ned med bølgene.

Sylindrene må skiftes ofte dersom slitasjen øker på grunn av friksjon og korrosjon. Forskerne har funnet frem til belegg som både gir lav friksjon, ikke korroderer og tåler lang tids bruk. Dermed holder utstyret lenger.

Andre forskere bruker tribologilaboratoriet til å finne bedre overflatebelegg på kuleledd i hofteproteser. 3D-mikroskopet viser strukturen for ulike overflater mens andre instrumenter viser slitasjen og korrosjonen over tid.