Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kleine Strukturen – große Wirkung

21.11.2017

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem Luftfahrtforschungsprogramm (LuFo) eine effiziente Turbineneinlaufbeschichtung für Flugzeugtriebwerke entwickelt.


Additiv-generativ gefertigte metallische Mikrostrukturen zur Verklammerung keramischer Wärmedämmschichten.

© Fraunhofer IWS Dresden

Mit Hilfe eines hochpräzisen Lasers werden winzige Strukturen aus Metall erzeugt, die für eine außergewöhnliche Haftfestigkeit sorgen. Die Einlaufschicht hält bei Start und Landung eines Flugzeugs extremen Temperaturwechseln von über 1.000 Grad Celsius stand.

Mit dem Ziel die Triebwerkseffizienz weiter zu verbessern, ging Rolls-Royce eine Forschungskooperation mit dem Fraunhofer IWS Dresden ein. Der Schwerpunkt der Kooperation lag in der Untersuchung der Grenzfläche zwischen der Nickelbasislegierung und der keramischen Einlaufschicht von thermisch belasteten Triebwerksteilen.

Wenn sich Bauteile unter Erhitzung ausdehnen, können aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungs-koeffizienten der verwendeten Materialien Spannungen entstehen, die ein Abplatzen der keramischen Schicht zur Folge haben können.

Zur Stärkung der Einlaufschicht wurden mit einem hochpräzisen Laser metallische Mikrostrukturen aufgetragen und somit Schicht und Oberfläche miteinander verklammert. Durch diese Maßnahme gelang es, die Lebensdauer der Einlaufschicht zu erhöhen und die Wartungsintervalle der Bauteile zu verlängern.

Herausforderung in Anbindung und technischer Umsetzung gemeistert

Zu Beginn der Kooperation hatten die Fraunhofer-Forscher für Werkstofftechnik und Additive Fertigung per Simulation von Wärmeleitung und -übergang Entwicklungspotenziale analysiert und Lösungsansätze aufgezeigt, um die Haftfestigkeit der Schichten zu erhöhen. Die Untersuchungen zeigten zusätzlich, dass gezielt eingebrachte Segmentierungsrisse in der keramischen Schicht helfen können, die Dehnungstoleranz der Schicht zu verbessern und somit die Neigung zum Abplatzen zu verringern.

Ein präziser Laser-Auftragsschweißprozess war notwendig, um eine definierte dreidimensionale Oberflächenmorphologie zu erzeugen. Die Optimierung der Prozessparameter ging einher mit der Entwicklung von Systemtechnik für die Pulverzufuhr und Prozesskontrolle. Neben der speziellen Oberflächenmorphologie musste die Spritztechnologie optimiert werden, um Segmentierungsrisse kontrolliert und reproduzierbar zu erzeugen.

Die gemeinschaftlich von Rolls-Royce Deutschland und dem Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik im Rahmen der LuFo-Vorhaben HolisTurb und LeanTurb entwickelten Technologien werden dazu beitragen, zukünftige Triebwerksgenerationen noch effizienter und umweltverträglicher zu machen.

Ihre Ansprechpartner für weitere Informationen:

Prof. Dr.-Ing. Christoph Leyens

Mitglied der Institutsleitung
Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
Winterbergstraße 28 | 01277 Dresden | www.iws.fraunhofer.de
christoph.leyens@iws.fraunhofer.de | Telefon +49 351 83391-3242

Dr. Ralf Jäckel

Presse und Öffentlichkeitsarbeit
Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
Winterbergstraße 28 | 01277 Dresden | www.iws.fraunhofer.de ralf.jaeckel@iws.fraunhofer.de | Telefon +49 351 83391-3444

Weitere Informationen:

https://www.iws.fraunhofer.de/de/presseundmedien/presseinformationen/2017/presse...
https://www.iws.fraunhofer.de/de/zentren/additive_fertigung.html
https://www.dresden.fraunhofer.de/de/events/early_morning_science.html

Dr. Ralf Jaeckel | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Materialwissenschaft der Universität Jena erhält neues Spezial-Mikroskop
18.07.2019 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Vielfältig und preiswert: Alternative Pulver für die additive Fertigung von Stählen entwickelt
11.07.2019 | Fraunhofer IFAM Dresden

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Nanopartikel mit neuartigen elektronischen Eigenschaften

Forscher der FAU haben Konzept zur Steuerung von Nanopartikeln entwickelt

Die optischen und elektronischen Eigenschaften von Aluminiumoxid-Nanopartikeln, die eigentlich elektronisch inert und optisch inaktiv sind, können gesteuert...

Im Focus: First-ever visualizations of electrical gating effects on electronic structure

Scientists have visualised the electronic structure in a microelectronic device for the first time, opening up opportunities for finely-tuned high performance electronic devices.

Physicists from the University of Warwick and the University of Washington have developed a technique to measure the energy and momentum of electrons in...

Im Focus: Neues Verfahren für den Kampf gegen Viren

Forschende der Fraunhofer-Gesellschaft in Sulzbach und Regensburg arbeiten im Projekt ViroSens gemeinsam mit Industriepartnern an einem neuartigen Analyseverfahren, um die Wirksamkeitsprüfung von Impfstoffen effizienter und kostengünstiger zu machen. Die Methode kombiniert elektrochemische Sensorik und Biotechnologie und ermöglicht erstmals eine komplett automatisierte Analyse des Infektionszustands von Testzellen.

Die Meisten sehen Impfungen als einen Segen der modernen Medizin, da sie vor gefährlichen Viruserkrankungen schützen. Doch bevor es ein Impfstoff in die...

Im Focus: Großes Potenzial: Aktoren und Sensoren mit 3D-Druck in komplexe Bauteile integrieren

Der additiven Fertigung wird eine große Zukunft vorhergesagt. So lassen sich mit Hilfe des 3D-Drucks beispielsweise die Anzahl der Komponenten komplexer, individualisierter Baugruppen stark reduzieren und viele Funktionen direkt in ein Bauteil integrieren. Das vereinfacht den Herstellungsprozess und verringert den notwendigen Bauraum. Um diese Vorteile auch für mechatronische Systeme zu nutzen, forschen Wissenschaftler im Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in mehreren Projekten an der additiven Fertigung von integrierten Aktoren und Sensoren. Diese können in Leichtbaustrukturen störende oder schädigende Vibrationen mindern sowie Strukturen überwachen.

Aufgrund der Ergebnisse ihrer Forschungsprojekte sehen die Wissenschaftler des Fraunhofer LBF großes Potenzial für die additive Fertigung mechatronischer...

Im Focus: Megakaryozyten als „Türsteher“ und Regulatoren der Zellmigration im Knochenmark

In einer neuen Studie zeigen Wissenschaftler der Universität Würzburg und des Universitätsklinikums Würzburg, dass Megakaryozyten als eine Art „Türsteher“ auftreten und so die Eigenschaften von Knochenmarksnischen und die Dynamik der Zellmigration verändern. Die Studie wurde im Juli im Journal „Haematologica“ veröffentlicht.

Die Hämatopoese ist der Prozess der Bildung von Blutzellen, der überwiegend im Knochenmark auftritt. Das Knochenmark produziert alle Arten von Blutkörperchen:...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Testzone für die KI-gestützte Produktion

18.07.2019 | Veranstaltungen

„World Brain Day“ zum Thema Migräne: individualisierte Therapie statt Schmerzmittelübergebrauch

18.07.2019 | Veranstaltungen

Kosmos-Konferenz: Navigating the Sustainability Transformation in the 21st Century

17.07.2019 | Veranstaltungen

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

Testzone für die KI-gestützte Produktion

18.07.2019 | Veranstaltungsnachrichten

„World Brain Day“ zum Thema Migräne: individualisierte Therapie statt Schmerzmittelübergebrauch

18.07.2019 | Veranstaltungsnachrichten

Automatische Qualitätsprüfung für die Additive Fertigung

18.07.2019 | Energie und Elektrotechnik

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