Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Moderne Flugtriebwerke: Forschungszentrum Jülich liefert Wärmedämmschichten für Rolls-Royce

14.05.2007
Eine dünne Keramikschicht mit widersprüchlichen Eigenschaften: Forscher des Forschungszentrums Jülich entwickeln gemeinsam mit dem Triebwerkshersteller Rolls-Royce einen Wärmedämmschutz, der Gluthitze widersteht und zugleich empfänglich ist für „Streicheleinheiten“ und Abreibung.
Der Triebwerkshersteller hat gute Gründe, auf die Jülicher Forscher zu setzen:
Weltweit gibt es kaum ein zweites Labor, das die Technologie für solche Hochleistungsdämmschichten beherrscht. In diesen Tagen treffen die ersten Rolls-Royce Bauteile zur Beschichtung in Jülich ein.

Auch wenn die Öffentlichkeit den Namen vor allem mit „Edelkarossen“ in Verbindung bringt:

Rolls-Royce ist einer der weltweit führenden Hersteller von Flugzeugtriebwerken. Auto- und Flugzeugsparte gehen schon seit Jahren getrennte Wege; der Name mit den zwei „R“ steht aber auch im Triebwerksbereich für erstklassige Qualität.

Boeing setzte einst bei seinem Jumbo 747 auf das Know-how der Briten ebenso wie Airbus bei seinem neuen Flaggschiff A-380. Für kommende Versionen der Flugtriebwerke setzt der internationale Konzern auf die Kompetenz des Wissenschaftler-Teams um Dr. Robert Vaßen vom Jülicher Institut für Energieforschung.

Die Innenwand des Gehäuses eines Düsentriebwerks hat einiges auszuhalten: Gewaltige Temperaturunterschiede und -spitzenwerte bis weit über 1200 Grad beanspruchen die Werkstoffe des Gehäuses bis auf das Äußerste. Je widerstandsfähiger die Wärmeschutzschicht im Inneren ist, desto länger halten Material und Antrieb. „Jedes Grad weniger am Gehäusematerial, das man durch den Schutz erreicht, bedeutet einen Fortschritt“, sagt der Materialwissenschaftler Dan Roth-Fagaraseanu aus der Werkstoff- und Prozessabteilung von Rolls-Royce Deutschland.

Bei Wärmedämmschichten in Triebwerken setzt Rolls-Royce seit Jahren auf die Zusammenarbeit mit dem Team aus dem Forschungszentrum Jülich.
Nicht ohne Grund: „Das Forschungszentrum Jülich ist weltweit eines der Kompetenzzentren für solche Schichten“, erklärt Dan Roth-Fagaraseanu.

Vor allem in einem Bereich kann die Jülicher Gruppe am Institut für Energieforschung so leicht keiner das Wasser reichen: im atmosphärischen Plasmaspritzen, dem Verfahren, mit dem die Keramikschicht aufgetragen wird.

Das keramische Pulver wird in einer bis zu 20 000 Grad heißen Flamme geschmolzen, auf einige hundert Meter pro Sekunde beschleunigt und auf das zu beschichtende Bauteil geblasen. Die auftreffenden Partikel erreichen Temperaturen über 3000 Grad. Plasmaspritzen bedeutet arbeiten im Grenzbereich: „Das ist ein Prozess, der so viele verschiedene Stellgrößen hat, das er nicht so leicht reproduzierbare Ergebnisse liefert“, sagt Vaßen.

Das Verfahren muss für jedes neue Material verändert werden. „Wir passen zum Beispiel die Leistung des Plasmabrenners, den Abstand zwischen Brenner und Substrat oder die Pulvermenge an“, sagt Dr. Vaßen. Mit optischen Verfahren kontrollieren sie die Geschwindigkeit und Temperaturen in der Plasmaflamme. „Was das Plasmaspritzen angeht ist das Forschungszentrum Jülich eine der besten Adressen“, sagt Materialwissenschaftler Roth-Fagaraseanu anerkennend.

Für das „Hitzeschild“ in der Hochdruckturbine – den Gehäuse-Deckband-Segmenten, die im Bereich des Rotors eingesetzt werden – musste das Team mehrere Eigenschaften in der Keramik miteinander vereinen. Die weniger als ein Millimeter dicken Schichten müssen enorme Hitze und Spannungen aushalten, dürfen sich aber mechanischen „Streicheleinheiten“ durch die Laufschaufeln nicht zu sehr widersetzen. Denn die Triebwerksschaufeln sollen die Schicht beim Anfahren ganz leicht abreiben, Fachleute sprechen vom „Einlaufen“.

Das Einlaufen ist ein Trick der Ingenieure, um einen möglichst kleinen Spalt zwischen Laufschaufel und Gehäuse zu erreichen. „Die Laufschaufeln schleifen beim Anfahren der Turbine durch ihre thermische Dehnung einen Teil der Schicht ab, dürfen aber selbst nicht beschädigt werden“, sagt Dr. Vaßen. Je kleiner der Spalt zwischen Schaufel und Gehäuse, desto größer ist der Wirkungsgrad der Turbine.

Das Einlaufverfahren wird seit vielen Jahren in kühleren Bereichen der Triebwerke eingesetzt. Für die Hochtemperaturzonen der Turbine konnten nun die Jülicher Labore die passende Hochleistungsdämmschicht entwickeln. Die ersten der etwa fünfzig Turbinenkomponenten einer Demonstrationsanlage für Rolls-Royce treffen im Laufe dieses Monats für die Beschichtung im Forschungszentrum ein.

Die Jülicher Forscher unter der Leitung von Prof. Detlev Stöver greifen bei der Entwicklung neuer Schichten auf die Erfahrung von mehr als 15 Jahren thermischer Spritztechnik zurück. In zahlreichen Industriekooperationen entstanden bisher vor allem Wärmedämmschichten für Gasturbinen in Kraftwerken. Dank Jülicher Forschung lassen sich Turbinen mit hohen Temperaturen und damit mit hohem Wirkungsgrad betreiben. Das spart Energie und senkt den CO2-Ausstoß.

Mit ihrem Know-How bringen die Jülicher Forscher jetzt auch die Triebwerksbauer von Rolls-Royce ihrem Ziel näher, noch langlebigere und damit noch kostengünstigere Antriebe zu bauen.

Ansprechpartner:
Priv.-Doz. Dr. Robert Vaßen, 02461 61-6108, r.vassen@fz-juelich.de
Pressekontakt:
Kosta Schinarakis, Unternehmenskommunikation, Forschungszentrum Jülich Tel. 02461 61-4771, Fax 02461 61-4666, E-Mail: k.schinarakis@fz-juelich.de

Kosta Schinarakis | Forschungszentrum Jülich
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de/portal/forschung/energie

Weitere Berichte zu: Gehäuse Rolls-Royce Schicht Wärmedämmschicht

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Ventile für winzige Teilchen
23.05.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Advanced Materials: Glas wie Kunststoff bearbeiten
18.05.2018 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics