Aktuelles Förderprojekt

CMC-Tragstrukturen im Heißgasbereich von Gasturbinen (TraTurb)

Motivation

 Leinwandgewebe-Struktur SiC-Faser 8-bindiges Atlasgewebe faserschonender Reduktion Faserumlenkung
© Fraunhofer-Zentrum HTL
Klassische dichte Leinwandgewebe-Struktur (a) sowie auf SiC-Fasern angepasstes 8-bindiges Atlasgewebe mit faserschonender Reduktion von Faserumlenkungen (b)

Neue CMC-Werkstoffe können zur Steigerung des Wirkungsgrades von Gasturbinen bei gleichzeitiger Reduktion des Bauteilgewichts beitragen. So lässt sich mit Hilfe hoch-temperaturstabiler und langzeitbeständiger CMC-Werkstoffe der Kreisprozess zu höheren Betriebstemperaturen optimieren, ohne dass zusätzliche Kühlluft erforderlich ist. Hiermit werden die Zielsetzungen für einen umweltschonenden Flugverkehr gemäß der europäischen F&I-Strategie Flightpath 2050 aktiv unterstützt. Das Projekt soll dazu beitragen, Verfahren zur Herstellung von SiC/SiC-CMC zu entwickeln. Mit diesem CMC soll der heute in metallischer Bauweise realisierbare Temperaturbereich um > 100 K erhöht werden.

Zielsetzung

Zeitliche und inhaltliche Zuordnung der Hauptaktivitäten
© Fraunhofer-Zentrum HTL
Zeitliche und inhaltliche Zuordnung der Hauptaktivitäten
  • Mehrskaliges, probalistisches Auslegeverfahren für CMC
  • Funktionelle Faserbeschichtung
  • Entwicklung lastgerechter 2,5 D-Faserpreformen
  • Verarbeitung neuartiger SiC-Fasern
  • Homogene und dichte SiC-Matrix mittels Flüssigsilizierung
  • Effiziente Bearbeitungstechnologie für Features und Funktionsflächen

Lösungsweg

SiC-Faser-Gewebemodifikation 8-bindiger Atlasgewebestruktur offeneren Gewebemodifikation
© Fraunhofer-Zentrum HTL
SiC-Faser-Gewebemodifikation auf Basis von 8-bindiger Atlasgewebestruktur F0 (oben) hin zu einer offeneren Gewebemodifikation F3 (unten)
  • Faser- und Bauteilbeschichtung
    • Kontinuierliche Applikation einer BN/SiC-Faserbeschichtung
      nasschemisch mit Dicke ≥ 500 nm
    • Textiltechnische Verarbeitung ohne Faserschädigung
    • Minimierung von Faserverbrückungen
  • Preform- und Matrixherstellung
    • Optimierung von Verfahrensrouten für die Zielanwendung (AP 3.1) Demonstrator auf Textilbasis (AP 3.2)
    • Modifizierung kommerzieller SiC-Faserpreformen auf Basis von 8-bindigem Atlasgewebe für die SiC/SiC-Herstellung
    • Infiltrierbarkeit von 2-2,5 D-Schichtverbunden durch LSI-Prozess
REM-Aufnahme Bruchfläche SiC-Faser BN-Precursor BN-Faserbeschichtung
© Fraunhofer-Zentrum HTL
REM-Aufnahme der Bruchfläche einer SiC-Faser mit nasschemisch über einen BN-Precursor 5-fach aufgebrachten BN-Faserbeschichtung. Die Dicke der BN-Lage beträgt ca. 120 nm.

Projektdaten

Projektlaufzeit 01.11.2018 - 30.10.2021
Zuwendungsgeber Bundesministerium für Bildung und Forschung
Fördersumme HTL 200.000 Euro
Projektpartner Fraunhofer-Zentrum HTL
Fraunhofer IKTS
Fraunhofer IPK
Fraunhofer IWM
MTU Aero Engines AG
Schunk GmbH & Co. KG
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
BJS Ceramics GmbH
T-ZfP
Projektkoordination MTU Aero Engines AG
Projektleitung am HTL Dr. Alexander Konschak