Technologiesprung im Triebwerksbau, GKSS schließt Lizenzvertrag mit Industriepartner

Technologiesprung im Triebwerksbau

GKSS schließt Lizenzvertrag mit Industriepartner

Zwischen dem GKSS-Forschungszentrum Geesthacht und der GfE Metalle und Materialien GmbH Nürnberg wurde kürzlich ein Lizenzvertrag unterzeichnet, der einen Meilenstein auf dem Weg zur industriellen Nutzung der von GKSS entwickelten neuen Titanaluminidlegierungen und Umformtechnologien darstellt. Dieser Hochtemperaturleichtbauwerkstoff wird den Bau von Flugzeugtriebwerken und Motoren der Automobilindustrie revolutionieren. Der neue Leichtbauwerkstoff hat beste Chancen, die bisher genutzten, doppelt so schweren Nickel-basislegierungen in bestimmten Anwendungsbereichen abzulösen. Die hierfür ebenfalls erforderlichen Ferti-gungstechnologien wurden in einem BMBF-Verbundprojekt unter Beteiligung von Thyssen Krupp Turbinenkomponenten GmbH, Rolls-Royce Deutschland Ltd. & Co KG, GfE Metalle und Materialien GmbH, Leistritz Turbomaschinentechnik GmbH und GKSS erarbeitet.

Die vom GKSS-Forschungszentrum entwickelten Titanaluminide sind leichte und dabei hochfeste Werkstoffe. Sie können bis zu Temperaturen von 850 *C eingesetzt werden. Diese herausragenden Eigenschaften ermöglichen innovative Designkonzepte, da durch die Gewichtsreduktion von einzelnen Bauteilen und die Erhöhung von Prozesstemperaturen wesentlich zur Verbesserung des Wirkungsgrades beigetragen werden kann. Von besonderer Bedeutung ist der Einsatz dieser neuen Materialien für Verdichter-Leit- und Laufschaufeln von Flugzeugtriebwerken. Durch ein geringeres Gewicht und eine höhere Temperaturbeständigkeit wird eine größere Wirtschaftlichkeit bei gleichzeitiger Verminderung des Schadstoffausstoßes erwartet.

Der jetzt erreichte Meilenstein in der GKSS-Entwicklung dieser Hochtemperaturwerkstoffe basiert auf mehr als zehnjähriger Forschungsarbeit auf diesem Gebiet. Dabei ging es nicht nur um die eigentliche Entwicklung des Werkstoffes, sondern in einer konsequenten Industriezusammenarbeit auch um Herstellungs- und Verarbeitungs-technologien, um Prüftechniken und die Einbeziehung potenzieller Nutzer für diesen Werkstoff. Leichtbauwerkstoffe auf der Basis von Titanaluminidlegierungen sind zwar seit längerem bekannt, sie hatten jedoch Nachteile in den Werkstoffeigen-schaften, die sie für den Einsatz in Triebwerken als nicht geeignet erscheinen ließen. Bei Einsatztemperaturen von mehr als 700 *C treten für diese Werkstoffe sehr komplexe Belastungszustände auf, die verschiedene Versagensmechanismen im Werkstoff auslösen können. Besonders nachteilig sind beispielsweise Formänderun-gen, die unter dem Einfluss der Fliehkräfte bei Langzeitbeanspruchung auftreten. Sie könnten zum Anstreifen der Verdichterschaufel am Gehäuse führen und damit zum Leistungsverlust des Triebwerks.

Den GKSS-Wissenschaftlern ist es gelungen, die Werk-stoffeigenschaften so zu verändern, dass sie nicht nur den hohen Ansprüchen der Luftfahrtin-dustrie genügen, sondern auch wesentlich zur internationalen Wettbewerbsfähigkeit der beteiligten deutschen Unternehmen beitragen. In der gezielten Veränderung der atomaren Strukturen dieses Werk-stoffes liegt das Know-how der GKSS-Forscher. Das Institut für Werkstoffforschung der GKSS verfügt über modernste Einrichtungen für derartige Forschungs- und Entwicklungsarbeiten. Als eines der 15 Zentren der Helmholtz-Gemeinschaft (HGF) sind die GKSS-Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der „Funktionalen Werkstoffsysteme“ ein fester Bestandteil der Schlüsseltechnologien, einem der sechs Forschungs-bereiche der Helmholtz-Gemeinschaft.