Das Projekt "Teilvorhaben: Ermittlung des Einflusses von Dross auf die Bauteilauslegung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siempelkamp Gießerei GmbH durchgeführt. Großgussbauteile aus Sphäroguss (GJS) bieten für die Windkraftindustrie durch hohe gestalterische Freiräume und den geringen Fertigungsaufwand unverzichtbare Vorteile. Die stetige Leistungssteigerung erfordert eine erhöhte Werkstoffausnutzung und stellt hohe Anforderungen an die Kenntnisse des zyklischen Werkstoffverhaltens. Dies erfordert die zuverlässige Bewertung unvermeidbarer Verunreinigungen (Dross) im Großguss. Da Dross verfahrenstechnisch schwer beeinflussbar ist, wird er bisher in Materialzugaben 'aufgefangen', die nach dem Erstarren abzutragen sind. Dross ist an schwer zugänglichen Stellen oft nur händisch entfernbar und stellt somit eine enorme Belastung für die Mitarbeiter dar. Dies kostet Ressourcen und behindert die Energieeffizienzsteigerungen. Bei Dross unterhalb der Zugabe, erfolgt ein Abarbeiten auf Untermaß, da ein gesicherter Bauteilfestigkeitsnachweis für Dross nicht durchführbar ist. Zur Bauteilfreigabe sind dann Nachweise der Unterwandstärke erforderlich. Im Projekt 'unverDROSSen' soll Dross durch die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung (ZfP) an dickwandigen Bauteilen aus Sphäroguss EN-GJS-400 eindeutig beschrieben werden. Zur Ableitung von Dross-Festigkeitsklassen, werden für unterschiedliche Drossausprägungen statische und zyklische Festigkeiten ermittelt, um das Werkstoffverhalten von Dross für eine numerische Beanspruchbarkeitsanalyse aufzubereiten. Es folgt die Erstellung eines Prüf- und Auslegungskonzeptes zur späteren Praxisanwendung und die Überführung der Ergebnisse in Richtlinien und Normen. Dazu ist Dross mit etablierten und innovativen ZfP-Verfahren in seinen Erscheinungsformen zu charakterisieren. Bestehende ZfP-Verfahren sind weiterzuentwickeln und ggf. neue Verfahren aus der Forschung in die Praxis zu überführen. Die Zyklischen Eigenschaften der verschiedenen Ausprägungsformen sind zu ermitteln.
Das Projekt "Teilvorhaben: Dickwandguss" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HegerGuss GmbH - Werksleitung durchgeführt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen ein Verfahren und ein Messsystem entwickelt werden, welche es ermöglichen, schon während des Schmelzprozesses zu erkennen, ob das Gussstück aus dieser Schmelze das geforderte hohe Qualitätsniveau erreichen wird. Wenn es Anzeichen gibt, dass dies nicht der Fall ist, sollen dem Schmelzer Lösungswege zur Verbesserung der Schmelzqualität aufgezeigt werden. Dadurch sollen Gussstücke mit höchster und gleichbleibender Qualität erzeugt und Ausschuss/Nacharbeit dieser teuren Bauteile minimiert werden. Die Fa. HegerGuss befasst sich mit dem Abguss dickwandiger Sphärogussstücke, die für die Thermoanalyse, Sauerstoffaktivmessung, QuiK-Cup-Proben-Analyse und spektrometrischen Untersuchungen nötig sind. Von besonderem Interesse ist dabei die Schmelzbehandlung mit Wismut (Bi) oder Antimon (Sb). Durch die Zugabe dieser Legierungselemente in die Schmelze kann die Graphitausbildung je nach Gehalt und Legierungselement positiv oder negativ beeinflusst werden.
Das Projekt "HyConCast: Hybride Substruktur aus hochfestem Beton und Sphäroguss für Offshore-Windenergieanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SSF Ingenieure AG, Fachbereich Anwendungsentwicklung durchgeführt. Ziel des beantragten Forschungsprojekts ist die Entwicklung einer völlig neuartigen Substruktur für OWEA für Wassertiefen von 40 bis 50 m und Anlagenleistungen von 6 bis 8 MW. Das innovative Konzept beruht auf der Verbindung von großformatigen, dünnwandigen Sphärogussknoten mit ultrahochfesten, leichten Betonfertigteilrohren zu einer den Umwelt- und Nutzungsbedingungen angepassten, wirtschaftlichen und gleichzeitig robusten Tragstruktur. Das maßgebliche Entwurfsziel ist eine Konstruktion, die zum Einen die Eigenschaften ihrer eingesetzten Materialien optimal ausnutzt, zum Anderen die gesamte Prozesskette von der Herstellung der Einzelkomponenten über den Landtransport, die Vormontage, den Offshore-Transport, die Installation und Komplettierung bis hin zum Betrieb der fertigen Tragstruktur von Beginn an berücksichtigt, um eine hohe Kosteneffizienz zu gewährleisten. Die Projektlaufzeit beträgt 36 Monate. Das Projekt ist in drei Arbeitspakete unterteilt. Inhalt des ersten Arbeitspakets ist die Festlegung der Design-Kriterien der hybriden Substruktur und der Basisstruktur. Zur Bewertung der Ergebnisse des APs findet im Anschluss ein öffentlicher Screening-Workshop statt. Im zweiten Arbeitspaket werden an der Basisstruktur numerische Lastsimulationen und Strukturuntersuchungen vorgenommen. Diese werden durch kleinmaßstäbliche Vorversuche ergänzt. Das letzte Arbeitspaket besteht aus teilweise großformatigen Versuchen zur Absicherung der Auslegung der Basisstruktur.
Das Projekt "HyConCast: Hybride Substruktur aus hochfestem Beton und Sphäroguss für Offshore-Windenergieanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siempelkamp Gießerei GmbH durchgeführt. Das Gesamtziel des beantragten Vorhabens ist die Beurteilung der Machbarkeit, der Anwendungsmöglichkeiten und -grenzen sowie die Schaffung der erforderlichen Grundlagen für die Planung, Bemessung und Errichtung von hybriden Substrukturen aus Beton- und Gussbauteilen unter Beachtung ökologischer und ökonomischer Aspekte. Für die Substruktur werden Transport- und Installationskonzepte entwickelt. Die Gefahr der Kolkbildung der am Meeresgrund installierten Substruktur wird analysiert und das Tragverhalten der installierten Bauteile und Verbindungen wird anhand von numerischen Modellen in unterschiedlichen Detailierungsstufen untersucht, die anhand von Bauteilversuchen zu entwickeln und zu implementieren sind. In der ersten Projektphase werden Randbedingungen erarbeitet und ein Basic Layout für die Hybrid-OWEA-Gründungsstruktur entwickelt. Im zweiten Projektabschnitt werden die Hybridverbindung zwischen Beton und GJS versuchstechnisch untersucht, Materialmodelle abgeleitet und detaillierte Simulationen durchgeführt. Im abschließenden Projektabschnitt werden großmaßstäbliche Versuche im Maßstab 1:2 durchgeführt und das finale Layout konstruktiv detailliert.
Das Projekt "HyConCast: Hybride Substruktur aus hochfestem Beton und Sphäroguss für Offshore-Windenergieanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max Bögl Bauservice GmbH und Co. KG durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung einer völlig neuartigen Substruktur für OWEA für große Wassertiefen und große Anlagen (Leistungsklasse größer als 6 MW). Das innovative Konzept beruht auf der Verbindung von großformatigen, dünnwandigen Sphärogussknoten mit ultrahochfesten, leichten Betonrohren zu einer den Umwelt- und Nutzungsbedingungen angepassten, wirtschaftlichen und gleichzeitig robusten Tragstruktur. Das maßgebliche Entwurfsziel ist eine Konstruktion, die zum Einen die Eigenschaften ihrer eingesetzten Materialien optimal ausnutzt, zum Anderen die gesamte Prozesskette von der Herstellung der Einzelkomponenten über den Landtransport, die Vormontage, den Offshore-Transport, die Installation und Komplettierung bis hin zum Betrieb der fertigen Tragstruktur von Beginn an berücksichtigt, um eine hohe Kosteneffizienz zu gewährleisten. Das Projekt ist in drei Arbeitspakete (AP) unterteilt. Im ersten Abschnitt, werden auf Grundlage der Expertise der Verbundpartner spezifische Voruntersuchungen an der vorliegenden Entwurfsvariante vorgenommen und es wird eine Basisstruktur und -technologie für die weiteren Untersuchungen erarbeitet. Dieses AP wird durch einen Screening-Workshop abgeschlossen. Das zweite Paket beinhaltet numerische Strukturuntersuchungen und Vorversuche. Im dritten AP werden maßgebende Untersuchungsbereiche der Basisstruktur und insb. deren Verbindungselemente hochaufgelöst numerisch betrachtet und in großmaßstäblichen Versuchen experimentell untersucht.
Das Projekt "Teilvorhaben: Thermische Analyse des Erstarrungsprozesses von Gussteilen sowie deren mikrostrukturelle und mechanische Charakterisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Werkstoffwissenschaft (IfWW), Professur für Werkstofftechnik durchgeführt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen ein Verfahren und ein Messsystem entwickelt werden, welche es ermöglichen, schon während des Schmelzprozesses zu erkennen, ob das Gussstück aus dieser Schmelze das geforderte hohe Qualitätsniveau erreichen wird. Bei gegenteiligen Anzeichen sollen dem Schmelzer Lösungswege zur Verbesserung der Schmelzqualität aufgezeigt werden. Dadurch sollen Gussstücke mit höchster und gleichbleibender Qualität erzeugt und Ausschuss beziehungsweise Nacharbeit dieser teuren Bauteile minimiert werden.
Das Projekt "Entwicklung eines innovativen, verzweigten Antriebsstrangs einer Windkraftanlage für den optimalen Offshore-Betrieb" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leitung Auftragsmanagement VBW BU Mechanische Großanlagen durchgeführt. Ziel des Vorhabens war die Entwicklung eines Antriebsstrangs für Offshore-WEA's mit einer Nennleistung von mehr als 6 MW. Darüberhinaus sollte das leistungsspezifische Gewicht um 20% gesenkt und eine Verbesserung der Zuverlässigkeit erreicht werden. Dadurch wird ein Beitrag zum Ausbau der erneuerbaren Energien, zur Wettbewerbsfähigkeit von offshore Windenergie und zur Schonung natürlicher Ressourcen geleistet werden. Die Konzeptionsphase gliederte sich in 4 Themenschwerpunkte: Konzeption des Antriebsstrangs: Gegenüberstellung zweier Konzeptalternativen, Detaillierung der technologisch und ökonomisch erfolgversprechenderen Alternative Strukturwerkstoffe zur Gewichtsreduzierung Condition Monitoring Korrosionsschutz Nach positiven Ergebnissen wird der Bau eines Prototypen angestrebt.
Das Projekt "Entwicklung einer warmfesten GJS-Gusseisenlegierung zur Herstellung dickwandiger Gussstücke für höchste Anwendungstemperaturen größer gleich 500 Grad Celsius" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich Wilhelms-Hütte Eisenguß GmbH durchgeführt. Ziel des Verbundvorhabens ist ein Entwicklungsschritt von 50-100 Grad Celsius für warmfeste Gusseisenwerkstoffe mit Kugelgraphit (Sphäroguss, GJS) zur direkten Anwendung in der SIEMENS Gasturbine mit verbesserten Werkstoffeigenschaften zur Herstellung dickwandiger Gussstücke im Anwendungstemperaturbereich bis über 500 Grad Celsius. 1) Bewertung der metallurgischen Grundlagen; 2) Erarbeitung einer Strategie zur Legierungsdefinition unter Berücksichtigung kombinatorischer Methoden und die Erstellung eines Anforderungsprofils; 3) Herstellung von Laborschmelzen und Screening-Versuche zur Einordnung der Schmelzen; 4) Herstellung von Gussproben mit bauteilähnlichen Querschnitten; 5) Entwicklung und Herstellung eines einbaufertigen Demonstrationsbauteils; Wirtschaftliche Herstellung zahlreicher großvolumiger Gussstücke - Unmittelbare Verwendung und Erprobung eines Demonstrationsbauteils in der Gasturbine - Direkte und kurzfristige Anwendung in Wärmekraftanlagen - Erkenntnistransfer für thermisch hochbelastete Bauteile der Antriebstechnik. Der im Rahmen des Projekts zu entwickelnde Verdichterleitschaufelträger soll in einer Siemens Gasturbine eingebaut werden.
Das Projekt "Entwicklung einer warmfesten GJS-Gusseisenlegierung zur Herstellung dickwandiger Gussstücke für höchste Anwendungstemperaturen größer gleich 500 Grad Celsius" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Ziel des Verbundvorhabens ist ein Entwicklungsschritt von 50-100 Grad Celsius für warmfeste Gusseisenwerkstoffe mit Kugelgraphit (Sphäroguss, GJS) zur direkten Anwendung in der SIEMENS Gasturbine mit verbesserten Werkstoffeigenschaften zur Herstellung dickwandiger Gussstücke im Anwendungstemperaturbereich bis über 500 Grad Celsius. 1) Bewertung der metallurgischen Grundlagen; 2) Erarbeitung einer Strategie zur Leistungsdefinition unter Berücksichtigung kombinatorischer Methoden und die Erstellung eines Anforderungsprofils; 3) Herstellung von Laborschmelzen und Screening-Versuche zur Einordnung der Schmelzen; 4) Herstellung von Gussproben mit bauteilähnlichen Querschnitten; 5) Entwicklung und Herstellung eines einbaufertigen Demonstrationsbauteils - Wirtschaftliche Herstellung zahlreicher großvolumiger Gussstücke - Unmittelbare Verwendung und Erprobung eines Demonstrationsbauteils in der Gasturbine - Direkte und kurzfristige Anwendung in Wärmekraftanlagen - Erkenntnistransfer für thermisch hoch belastete Bauteile der Antriebstechnik. Der im Rahmen des Projekts zu entwickelnde Verdichterleitschaufelträger soll in einer Siemens Gasturbine eingebaut werden.
Das Projekt "Entwicklung einer warmfesten GJS-Gusseisenlegierung zur Herstellung dickwandiger Gussstücke für höchste Anwendungstemperaturen größer gleich 500 Grad Celsius" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Staatliche Materialprüfungsanstalt Darmstadt, Zentrum für Konstruktionswerkstoffe, Fachgebiet und Institut für Werkstoffkunde durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung eines warmfesten GJS-Gusseisenwerkstoffes mit Kugelgraphit mit verbesserten Werkstoffeigenschaften zur Herstellung dickwandiger großvolumiger Gussstücke im Anwendungstemperaturbereich bis über 500 Grad Celsius mit dem Schwerpunkt auf Anwendungen im Gas- und Dampfturbinenbau. Der Arbeitsplan sieht die Untersuchung der zeit- und temperaturabhängigen Eigenschaften und Bewertung mit Gefügestruktur, Prozess- und Wärmebehandlungsparametern vor. Die Proben für diese Untersuchungen stammen aus Modellierungen im Rahmen der Legierungsentwicklung sowie um Kandidatlegierungen im Rahmen der Legierungs- und Prozessoptimierung. Streubandanalysen sollen eine vergleichbare Bewertung der statischen und zyklischen Hochtemperatureigenschaften und damit die Auswahl einer geeigneten Legierung begleitend von Gefügeanalysen maßgeblich unterstützen. Die Ergebnisse fließen direkt in die Auslegung eines Demonstrationsbauteils ein. Somit ist diese innovative Werkstoffentwicklung ein wichtiger Schritt zur Optimierung großvolumiger, thermisch hochbelasteter Gussstücke, mit denen sich Energie- und Rohstoffbedarf reduzieren lassen.
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