Aktuelles Förderprojekt

Keramik im Triebwerk (KerTWK)

Motivation

Fluggasturbine mit charakteristischen Bauteilen
© MTU Aero Engines AG
Fluggasturbine mit charakteristischen Bauteilen

Für ein umweltfreundlicheres Luftfahrtsystem ist es erforderlich, die Effizienz von Fluggastriebwerken weiter zu steigern. Dies kann durch eine Verbesserung des Wirkungsgrades und durch die Verringerung des Turbinengewichts gelingen. Gegenwärtig werden metallische Superlegierungen eingesetzt, deren technische Möglichkeiten jedoch ausgereizt sind. Keramische Verbundwerkstoffe (Ceramic Matrix Composites = CMC) besitzen nicht nur ein geringeres Gewicht, sondern haben auch das Potenzial, bei höheren Temperaturen eingesetzt werden zu können, was zu höheren Wirkungsgraden führt.

Zielsetzung

BN Beschichtung auf SiC-Fasern vom Typ SA3
© Fraunhofer-Institut IKTS
BN Beschichtung auf SiC-Fasern vom Typ SA3

Im Projekt soll ein mit Siliziumcarbidfasern verstärkter Siliziumcarbidwerkstoff (SiC/SiC) entwickelt werden, der den Anforderungen für den Einsatz in einer Fluggasturbine gerecht wird. Aus diesem neuartigen Werkstoff soll ein Demonstratorbauteil gefertigt werden, das alle erforderlichen Merkmale im Hinblick auf Festigkeit, Bauteilkomplexität und Heißgasbeständigkeit aufweist. In Kooperation mit der Fraunhofer-Allianz ADVANCER soll schwerpunktmäßig ein reproduzierbares Herstellverfahren in einer geschlossenen Prozesskette entwickelt werden, mit welchem sich CMC-Bauteile für den Endanwender MTU produzieren lassen.

Lösungsweg

Schlickerbasiertes EBC-Schichtsystem auf einem SiC-Modellsubstrat
© Fraunhofer-Zentrum HTL
Schlickerbasiertes EBC-Schichtsystem auf einem SiC-Modellsubstrat
  • Design und Auslegung keramischer Komponenten im Zielbauteil und Entwicklung eines Materialmodells (IWM)
  • Entwicklung einer thermisch und mechanisch stabilen Faserbeschichtung: nasschemisch und CVD-Prozess (IKTS und HTL)
  • Auswahl geeigneter textiltechnischer Verfahren zur Herstellung bauteilendkonturnaher Faserpreformen (HTL)
  • Herstellung von Benchmark Proben: LSI- und PIP-Prozess (IKTS und HTL)
  • Charakterisierung von Proben mit zerstörungsfreien, mechanischen und thermophysikalischen Methoden (HTL und IKTS)
  • Verfahrensentwicklung zur Endbearbeitung von CMC-Bauteilen (IPK)
  • Entwicklung eines Multilayer-Schutzschichtsystems (EBC) gegen Heißgaskorrosion (zwei verschiedene Prozessrouten, HTL und IKTS)

Projektdaten

Projektlaufzeit 01.11.2017 - 31.01.2021
Förderung Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Fördersumme 891.300 Euro
Projektpartner Fraunhofer-Zentrum HTL
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.
FAG AG
MTU Aero Engines AG
Schunk GmbH & Co. KG
Projektkoordination MTU Aero Engines AG
Projektleitung am HTL Wolfgang Bernstein