24.11.2021

Turbinenschaufeln

Additive Fertigung von Turbinenschaufeln aus einer Nickelbasissuperlegierung

Quelle: BAM

Projektlaufzeit

01.07.2020 - 31.12.2022

Projektart

Verbundforschungsprojekt

Projektstatus

Laufend

Kurzbeschreibung

Das Ziel des Projekts HTA 2.0 - Hochtemperaturanwendungen - ist es, die additive Fertigung für die Entwicklung und Produktion hochtemperaturbelasteter Komponenten in Gasturbinen einzusetzen.

Ort

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung
Unter den Eichen 87
12205 Berlin

HTA 2.0 - Hochtemperaturanwendungen

Gegenstand

Das Projekt Hochtemperaturanwendungen umfasst die Entwicklung und Fertigung von Bauteilen, die in hocheffizienten Gaskraftwerken mit dem heißen Gasstrahl, der Temperaturen von weit über 1000°C erreicht, in Berührung kommen. Um deren Funktion und Lebensdauer zu gewährleisten werden mittels additiver Fertigung neue Bauteildesigns und innovative Kühlkonzepte umgesetzt, die mit konventionellen Fertigungsverfahren technisch nicht realisierbar sind. Diese neuen Komponenten können den Wirkungsgrad weiter verbessern und eröffnen den Weg zur Nutzung von alternativen Brennstoffen wie Wasserstoff und Biogas. Sie leisten so einen Beitrag gegen den Klimawandel.

Ziel

Das Forschungsprojekt zielt darauf ab, additive Fertigungsverfahren zu verbessern, um neue Designs für hocheffiziente Bauteile fertigen zu können. Dazu gehört die Qualifizierung leistungsfähigerer Werkstoffe für den Einsatz in der additiven Fertigung, das Prüfen des Werkstoffverhaltens bei hohen Einsatztemperaturen und Entwicklung geeigneter Werkstoffmodelle sowie die Entwicklung neuer Methoden für eine prozessintegrierte Qualitätssicherung.

Methoden

Um neue Designs für additiv gefertigte Komponenten für Hochtemperaturanwendungen entwickeln zu können, ist ein umfangreiches Wissen über die Verarbeitbarkeit von Hochtemperaturwerkstoffen, die Wechselwirkung zwischen Design, Bauprozess und Wärmenachbehandlung und das Verhalten der Werkstoffe unter späteren Einsatzbedingungen wichtig. Hierzu trägt die BAM mit ihren Kompetenzen zur umfassenden Werkstoffcharakterisierung, zum additiven Bauprozesses, zur Prozessbeobachtung und zur Bestimmung des Materialverhaltens bei hohen Temperaturen bei.

Turbinenschaufel

Blick in den Laser Powder Bed Fusion Prozess

Quelle: BAM

Themen der BAM

Einflüsse des Bauprozesses auf die Mikrostruktur
BAM Fachbereich Additive Fertigung metallischer Komponenten, Dr. Kai Hilgenberg

Langzeitverhalten
BAM Fachbereich Experimentelle und modellbasierte Werkstoffmechanik, Dr. Bernard Fedelich

In-Situ Monitoring zur Qualitätskontrolle des L-PBF-Verfahrens
BAM Fachbereich Thermografische Verfahren, Dr. Nils Scheuschner

Projektkoordination

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Fachbereich Additive Fertigung metallischer Komponenten

Partner

SIEMENS AG
Fraunhofer IPK (Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik)
Technische Universität Berlin (verschiedene Lehrstühle)
CONTACT Software GmbH
Friendship Systems AG
Optris GmbH
Cellcore AG

Förderung

Das Projekt wird im Rahmen des Werner-von-Siemens Centre for Industry and Science durchgeführt. Es wird gefördert von der Investitionsbank Berlin (ProFIT) und kofinanziert vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE).

Logo of the Werner-von-Siemens Centre for Industry and Science

Logo of the Werner-von-Siemens Centre for Industry and Science

Quelle: WvSC

Logo

Logo des EU European Regional Development Fund

Quelle: EU