Ker_Twk: Keramik im Triebwerk, Teilvorhaben geschlossene Prozesskette für die Herstellung von SiC/SiC Komponenten
Zur Steigerung der Effizienz für ein umweltfreundliches Luftfahrtsystem (Flightpath 2050) sollen keramische Leichtbauwerkstoffe für thermisch höher belastbare, ungekühlte Strukturen und deren Integration, auch als hybride Sub-Komponenten im Triebwerk entwickelt werden.
Faserverstärkte Keramiken (CMC), oxidisch oder SiC/SiC, ermöglichen durch die geringe Dichte in Kombination mit hoher Temperaturstabilität Gewichtseinsparungen in den Komponenten um bis zu 40 % gegenüber metallischen Strukturen sowie eine Reduzierung des Kühlluftverbrauchs um ca. 10 %. Bei 50K höherer Einsatztemperatur über konventionellen Superlegierungen soll eine Lebensdauer von ca. 35.000 h erreicht werden. Ein wesentlicher Aspekt zur Herstellung von CMC-Bauteilen liegt in der prozesssicheren Beherrschung der Verbundwerkstoffe (AP2.2) sowie deren Endbearbeitung zur Erreichung der geforderten Bauteiltoleranzen und Integrität. Die Verfahrensweiterentwicklung schließt spanende Verfahren (bestimmte/unbestimmte Schneide), Fügeverfahren und notwendige Qualitätssicherungstechnologien ein.
Zur Erreichung der notwendigen Lebensdauer im Triebwerk sind die Adaption der Beschichtungswerkstoffe sowie die Anpassung der Beschichtungsverfahren in Wechselwirkung mit spezifischen Bauteilgeometrien erforderlich. Vor allem für die Anwendung von SiC/SiC-Werkstoffen sind Schichtsysteme essentiell (Schutz vor Oxidation, Korrosion, Erosion etc.).
Das IKTS beschäftigt sich in diesem Verbundprojekt mit den Themengebieten Faserbeschichtung, SiC/SiC-Matrix-Entwicklung und Bauteilbeschichtung.
Finanzierung: BMWi
Förderkennzeichen: 20T1724D
Projektzeitraum: November 2017 bis Januar 2021
Projektpartner:
- MTU Aero Engines AG
- Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
- Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)
- Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
- Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK
- Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC