16.09.2024
Erfolgreicher Abschluss des Forschungsprojektes „Hochleistungs-Radiallaufräder in modularer Metall-Faserverbundbauweise (HoRa)“
Abbildung 1: Mitglieder des projektbegleitenden Ausschusses und des ILK
Mit der abschließenden Sitzung des projektbegleitenden Ausschusses im Projekt HoRa am 23.07.2024 wurde das Projekt zur Entwicklung einer modularen Bauweise von Hochleistungs-Radiallaufrädern erfolgreich beendet (Abbildung 1).
Ziel des, im Rahmen des IGF-Vorhabens Nr. 21813 BR durch das BMWK geförderten, Projektes des Forschungskuratoriums Maschinenbau e.V., vertreten durch Forschungsvereinigung für Luft- und Trocknungstechnik (FLT) e.V. als Forschungsvereinigung und des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden als Forschungseinrichtung war die Auslegung von Radiallaufrädern aus glasfaserverstärkten bzw. kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen, die Optimierung der modularen Bauweise sowie die Weiterentwicklung der Verbindungstechnik der Laufradkomponenten.
Zur Einsparung von Emissionen im Bereich der Gasturbinen und Konformität mit dem Bundes-Immissionsschutzgesetz werden für bestehende Anlagen zusätzliche Filteranlagen notwendig. Der Einsatz führt zu erhöhten Druckverlusten, welche jedoch durch effizientere, schnelle drehende Gasturbinen kompensiert werden könnte. Konventionelle metallische Laufräder stoßen hierbei jedoch an die Grenzen der Werkstofffestigkeit. Durch den Einsatz von Faser-Verbund-Werkstoffen mit ihren herausragenden, einstellbaren mechanischen Eigenschaften werden schnell drehende Laufräder möglich. Innerhalb des Projektes, welches vom 01.10.2021 bis zum 31.05.2024 lief, forschte das ILK an der Anpassung einer in LeRaLa vorkonzipierten Bauweise und der Verwertung von erfassten Prototyp-Schleudertest-Daten der ersten Generation im Rahmen einer Weiterentwicklung der Metall/Faser-Kunststoff-Verbund-Radiallaufräder. Dabei wurden drei Radiallaufrad-Derivate aufgezeigt und strukturmechanisch, aerodynamisch sowie fertigungstechnisch für drei spezifische Anforderungsprofile (mittlere, hohe und höchste Leistungsfähigkeit) angepasst. Im Projekt erfolgten darüber hinaus die notwendigen Prüfungen zur Werkstoffcharakterisierung, die Entwicklung eines angepassten Fertigungsprozesses und die Fertigung von Laufrädern unterschiedlicher Leistungsklassen (Abbildung 2).
Abbildung 2: Laufräder der Leistungsklassen 1(links), 2 (Mitte) und 3 (rechts)
Die gefertigten Laufräder wurden zur Validierung des numerisch ermittelten Einsatzpotentials Schleuderprüfungen bis zum Bersten unterzogen, wobei das Versagen mittels Hochgeschwindigkeitsvideokameraaufnahmen analysiert werden konnte.
Aufgrund ungenügender Festigkeitseigenschaften der im Projekt betrachteten Verbundmaterialien, konnte das theoretisch mögliche Potential der modular gefertigten Radiallaufräder noch nicht ausgeschöpft werden.
Für mehr Informationen zum Schlussbericht können Sie das FKM e.V. unter info@fkm-net.de kontaktieren.
Das Projekt „Hochleistungs-Radiallaufräder in modularer Metall-Faserverbundbauweise (HoRa) wurde im Rahmen des Programms „Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF)“ durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
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