In diesem Artikel wird das zugrundeliegende Funktionsprinzip des Airbrush beschrieben. Es geht hier nicht um die Technik der Airbrushpistole selbst, sondern vielmehr um die physikalischen und strömungstechnischen Grundlagen des Sprühens.
So funktioniert das Sprühen
Die Annahme vieler Anfänger, dass beim Airbrush die Druckluft die Farbe aus der Düse drückt, ist falsch. Das Funktionsprinzip beim Airbrushen sieht vielmehr so aus, dass die Farbe aus der Düse gesaugt wird. Das klingt zunächst paradox, da man ja Druckluft aus der Pistole bläst. Wie funktioniert das Sprühen mit dem Airbrush also?
Dass die Farbe aus der Airbrushpistole gesprüht wird, erreicht man durch die Nutzung einfacher physikalischer und strömungstechnischer Effekte. Wer den Aufbau einer Airbrushpistole kennt, weiß, dass die Druckluft an der Farbdüse vorbeiströmt. Durch diesen Luftstrom wir hinter der Düse – dort wo sich die Farbe befindet – ein Unterdruck erzeugt. Durch diesen Unterdruck wird die Farbe aus der Düse gesaugt und danach vom Luftstrom zerstäubt und mitgerissen.
Woher kommt aber der Unterdruck hinter der Düse?
So wird der Unterdruck im Airbrush erzeugt
Das dem Airbrush zugrundeliegende Funktionsprinzip wurde vom Schweizer Physiker Daniel Bernoulli Ende des 18. Jahrhunderts beschrieben – der sogenannte Bernoulli-Effekt. Natürlich hatte er selbst dabei nicht an einen Airbrush gedacht. Es ging ihm um die Entwicklung einer Theorie über die Strömungsmechanik. Jedoch lässt sich mit dieser Theorie erklären, wie der Unterdruck entsteht, der die Farbe aus dem Luftpinsel zieht.
Um zu beschreiben, wie der Unterdruck in der Airbrushpistole erzeugt wird, betrachten wir ein Rohr. Durch dieses Rohr strömt ein Medium bzw. ein Fluid (also Luft, Wasser bzw. Gas/Flüssigkeit allgemein). Das Fluid hat einen bestimmten Druck und eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit. Beide Parameter hängen jedoch vom Durchmesser des Rohres ab. Verengt sich das Rohr an einer Stelle, muss die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums logischer Weise zunehmen. Was passiert an dieser Stelle aber mit dem Druck?
Die Antwort klingt paradox, ist jedoch wahr: Der Druck sinkt.
Darstellung des strömungstechnischen Funktionsprinzips des Airbrush
Dass der Druck an der Stelle höherer Strömungsgeschwindigkeit sinkt, lässt sich wie folgt erklären: Wenn die Strömungsgeschwindigkeit zunimmt, steigt die sogenannte kinetische Energie (Bewegungsenergie) des Fluids.
Energie entsteht jedoch nicht aus dem Nichts. Woher kommt also diese Energie, die zur Geschwindigkeitszunahme führt? Antwort: Sie kommt vom Druck (Druckgradientkraft).
Das bedeutet also, der Druck muss sinken, wenn die Geschwindigkeit steigt. Damit bleibt die Gesamtenergie gleich. Die Gesetze der Physik (Newtonsche Axiome & Energieerhaltung) sind somit also erfüllt. Dies stellt das dem Airbrush zugrundeliegende Funktionsprinzip dar.
Nutzung der strömungstechnischen Gesetzte für den Airbrush
Kehren wir nun zum Airbrush zurück. Wir haben also Luft, die um unsere Düse herumströmt bzw. an der Düse vorbeiströmt (je nach Bauart der Pistole). Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft wird durch den Druck bestimmt (dieser kann am Kompressor eingestellt werden und in der Pistole über den Hebel reguliert werden).
Die strömende Luft erzeugt nun, so wie es vorher beschrieben wurde, einen Unterdruck gegenüber dem atmosphärischen Druck außerhalb der Airbrushpistole. Dieser Unterdruck wird auch auf den Farbkanal hinter der Düse übertragen (insofern die Düse geöffnet ist). So wird die Farbe aus der Düse gesaugt und von der Luft zerstäubt, mitgerissen und auf den Malgrund gesprüht.
Funktionsweise des Sprühens mit Airbrush
Funktionsprinzip Airbrush – Großaufnahme der Düse
Das ist also das Funktionsprinzip eines Airbrush – hoffentlich möglichst anschaulich und ausführlich beschrieben.
