Das Projekt "HiPOC - High Performance Oxide Ceramics: Hochleistungs-Oxidkeramiken zur Steigerung der Energieeffizienz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Antriebstechnik durchgeführt. 1. Dieses Vorhaben ist Bestandteil des Verbundprojektes HiPOC des BMBF-Rahmenprogramms Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft - WING. Das Arbeitsziel ist die Entwicklung von Komponenten für Flugtriebwerke mit verbesserter Energieeffizienz aus neuartigen keramischen Faserverbundwerkstoffen. Die Funktion einer keramischen Rohrbrennkammer soll bei für Triebwerke möglichst realen Betriebsbedingungen im Prüfstand demonstriert werden. Die Hochtemperaturstabilität der Faserverbundmaterialien soll erreicht werden, indem eine wirksame Wärmedämmschicht auf dem Verbundmaterial appliziert wird. 2. Keramische Brennkammerwandelemente werden thermisch und mechanisch ausgelegt. Die Auslegung wird an ebenen Prüflingen experimentell überprüft und die Kühlungseigenschaften charakterisiert. Es werden Befestigungskonzepte zur Halterung der keramischen Komponenten entwickelt, hergesellt und getestet. Die oxidkeramischen Werkstoffe werden mit Hinblick auf die Anwendung in Triebwerken und Brennkammern weiterentwickelt und deren Eigenschaften charakterisiert. Für höhere Einsatztemperaturen werden Wärmedämmschichten entwickelt und ihre Kompatibilität mit dem Basismaterial analysiert. Die Qualität der Proben und Bauteile wird kontinuierlich durch zerstörungsfreie Verfahren geprüft. Zum Projektende wird die Funktion einer keramischen Rohrbrennkammer bei relevanten Bedingungen demonstriert und der erzielbare Effizienzgewinn für Triebwerke evaluiert. 3. Die Ergebnisse sollen mittelfristig genutzt werden, um in einem Folgeprojekt Prototypen aus einer Kleinserienfertigung zu testen. In enger Anbindung an DLR WF steht mit der WPX Faserkeramik GmbH ein Partner zur Verfügung, der die gewonnenen Erkenntnisse in die industrielle Fertigung von Gasturbinenkomponenten übernehmen kann.
Das Projekt "HiPOC - High Performance Oxide Ceramics: Hochleistungs-Oxidkeramiken zur Steigerung der Energieeffizienz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG durchgeführt. WING-Programm: Das Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung und Erprobung von Komponenten für Flugtriebwerke mit verbesserter Energieeffizienz aus neuartigen oxidkeramischen Faserverbundwerkstoffen (CMC) in verschiedenen Modulen (Brennkammer und Turbine) des Flugtriebwerks. Wesentliche Konstruktionsrichtlinien sollen erarbeitet und validiert werden. Der Einsatz von CMC Bauteilen in Kombination mit verbessertem Kühlmanagement ermöglicht durch Reduzierung der Verluste und langfristig durch Steigerung der Turbineneintrittstemperatur eine deutliche Reduzierung des Verbrauchs und damit der CO2-Emissionen. Erstellung der Lastenhefte, Analyse von Designkonzepten zur Integration von CMC Bauteilen in eine metallische Tragstruktur. Entwicklung der FE-Modellierungsfähigkeit für CMC Komponenten. Verbesserung des Verständnisses der Auswirkung von CMC Bauteilen auf das Gesamtsystem bezüglich Kosten, Gewicht, Kühlluftverbrauch und Wirkungsgrad. Validierung von Brennkammer- und Turbinenbauteilen auf Komponentenniveau. Validierung des Einlaufverhaltens und thermische Zyklierung von keramischen Einlaufschichten auf oxidkeramischen Dichtbandsegmenten. Evaluierung möglicher spin-off-Anwendungen für andere Bauteile in der Fluggasturbine. Der wesentliche Bestandteil der Verwertungsstrategie des beantragten Vorhabens ist es, gezielt Technologien für Bauteile aus CMC-Werkstoffen für zukünftige, effiziente, wettbewerbsfähige und schadstoffarme Triebwerke zu entwickeln, welche die Kompetenz und Systemfähigkeit des Antragstellers stärken. Diese dienen als Basis für die weitere Entwicklung bis hin zu Triebwerkskomponenten. Eine Verwertung in Modulen und Triebwerken des Antragsstellers RRD ist bei erfolgreicher Durchführung von Anschlussprogrammen zur weiteren Validierung der Technologie auf immer höherer Ebene für einen Indienststellungszeitraum ab ca. 2020 geplant. Im Rahmen der Verwertung ist auch der Aufbau einer Lieferantenkette durch Lizenzierung, Joint Venture oder Ausgründung geplant.
Das Projekt "HiPOC - High Performance Oxide Ceramics: Hochleistungs-Oxidkeramiken zur Steigerung der Energieeffizienz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Airbus Defence and Space GmbH durchgeführt. 1.Vorhabenziel Das zentrale Arbeitsziel dieses Gesamtvorhabens ist die Entwicklung von Komponenten für Flugtriebwerke und Brennkammer mit verbesserter Energieeffizienz aus neuartigen oxidkeramischen Faserverbundwerkstoffen. In einem Designkonzept werden ein Turbinendichtsegment sowie eine Rohrbrennkammer entwickelt, hergestellt und unter realitätsnahen Bedingungen getestet 2. Arbeitsplanung In diesem Teilprojekt soll zuerst oxidkeramisches CMC-Basisprobenmaterial zur Werkstoffcharakterisierung sowie für Beschichtungsversuche mit neu entwickelten Hochtemperaturwärmedämmschichten sowie ebene Prüfkörper für Prüfstandsuntersuchungen vor dem Hintergrund der spezifischen Anwendungen in der Brennkammer und in der Gasturbine hergestellt werden. Des weiteren soll das oxidkeramische CMC-Material in enger Abstimmung mit den Werkstoffanforderungen der Anwendungen durch geeignete Materialauswahl, Faserbeschichtungen und Fertigungstechnologien sowie durch Kombination des entwickelten CMCs mit den von Partnern neu entwickelten und applizierten Hochtemperaturwärmedämmschichten mit dem Ziel der Verbesserung der thermischen Isolationsfähigkeit und der Hochtemperaturbeständigkeit weiterentwickelt werden. Aus dem weiterentwickelten, verbesserten oxidkeramischen CMC-Werkstoff soll dann ein Demonstrator-Bauteil (Turbinendichtsegment, Rohrbrennkammer) für Bauteiltests gefertigt werden. 3. Ergebnisverwertung Das Werkstoffkonzept des entwickelten oxidkeramischen CMCs und die Ergebnisse aus der Prüfung der Demonstrator-Komponente werden hinsichtlich Potentials der Energieeinsparung, höhere Effizienz und C02-Reduktion bewertet und evaluiert. Die Werkstoffeigenschaften und der entwickelte Werkstoff werden evaluiert und in Raumfahrtanwendungen (heiße Strukturen, wieder verwendbare Antriebssysteme für zukünftige Raumfahrzeuge) transferiert, da hier z. T. ähnliche Anforderungsprofile vorliegen (Spin-off). Die Materialien werden unter Berücksichtung der Fertigungsroute zur Erzeugung von leichten..
Das Projekt "Teilvorhaben: Kolloidale, kohlenstoffhaltige Beschichtungslösungen und chromatographische Charakterisierung daraus erhaltener Nanoschichten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CS-Chromatographie Service GmbH durchgeführt. Ziel des Teilvorhabens ist die Herstellung kolloidaler Beschichtungslösungen mit Kohlenstoff modifizierten oxidkeramischen Nanopartikeln sowie die chromatographischen Charakterisierung und Erprobung von Kapillarsäulen, die mit solchen Beschichtungslösungen behandelt wurden. Die neuen Trennmedien sollen u.a. Grundlagen für die anschließende Erforschung neuartiger analytischer Trennsäulen für die Analyse von Gasen und leichtflüchtigen Verbindungen in Industrie und Umwelt sein, die hinsichtlich Stabilität, Anwendungsbreite und Leistungsfähigkeit gegenüber dem bisherigen Stand der Technik eine signifikante Verbesserung darstellen. Neuartige Effekte sollen durch die gezielte chromatographische Untersuchung erkannt und im Zuge des Projektes hervorgehoben sowie zur Verbesserung der Trennschichten genutzt werden. Zur organischen Modifizierung von SiO2/Al2O3-Nanoschichten in Kapillarsäulen mit verschiedenen organischen Selektoren werden derartig beschichtete Kapillaren mit ausgewählten Reagenzien und bei verschiedenen Bedingungen zur Reaktion gebracht und die Oberfläche dadurch verändert. Gleichzeitig werden kohlenstoffmodifizierte Kolloidlösungen erforscht die beim Projektpartner zur Bildung neuer Trennschichten verarbeitet werden. Die aus beiden Arbeitsprozessen erhaltenen Säulen werden chromatographisch untersucht. Erkenntnisse aus der chromatographischen Charakterisierung werden genutzt um die Schichten und die zugrunde liegenden Kolloidlösungen zu verbessern und anzupassen.
Das Projekt "Vektra - Virtuelle Entwicklung von Keramik- und Kompositwerkstoffen mit maßgeschneiderten Transporteigenschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Hauptziel des Verbundvorhabens ist die Erweiterung innovativer institutsspezifischer Simulationsmethoden und deren Zusammenführung zu einem für den industriellen Einsatz geeigneten und zugänglichen Satz von Simulationswerkzeugen für eine skalenübergreifende Beschreibung thermischer und elektrischer Transportvorgänge von der atomaren bis zur makroskopischen Skala keramischer Werkstoffe. Im Rahmen des Vorhabens werden von der Siemens Corporate Technology sowohl Arbeiten zur Entwicklung von Simulationsmethoden und -tools als auch zur Auswahl, Synthese und Charakterisierung von oxidkeramischen Materialien für neue WDS-Materialien durchgeführt. Im Erfolgsfall können die entstandenen Simulationstools zur Entwicklung verbesserter neuartiger Wärmedämmschichten für den Einsatz in hocheffizienten Gasturbinen eingesetzt werden