HoRa – Hochleistungs-Radiallaufräder

Mit dem AiF-Projekt „Hochleistungs-Radiallaufräder in modularer Metall-Faserverbund-Bauweise“ (HoRa, IGF-Nr. 21813BR) läuft derzeit am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) ein weiteres Projekt zur Erforschung der Anwendbarkeit von Faser-Kunststoff-Verbunden für schnelldrehende Radiallaufräder der Luft- und Trocknungstechnik. In einem erfolgreichen Vorgänger-Projekt namens „Leichtbau Radiallaufrad“ (LeRaLa) hat das ILK im Auftrag der Forschungsvereinigung für Luft- und Trocknungstechnik (FLT) e.V. ein Konzept für ein modulares Hochleistungs-Radiallaufrad in Metall/Faser-Kunststoff-Verbund-Bauweise erarbeitet, als Funktionsmuster physisch umgesetzt und erfolgreich bis zu einer Umfangsgeschwindigkeit von 538 m/s im Rotorprüfstand getestet. Das Projekt HoRa erforscht die Befähigung der in LeRaLa erarbeiteten Bauweise für verschiedene Anforderungsprofile zukünftiger stationärer Verdichteranwendungen.

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, schnell 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.

Im Projekt forscht 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 werden drei Radiallaufrad-Derivate aufgezeigt und strukturmechanisch, aerodynamisch sowie fertigungstechnisch für drei spezifische Anforderungsprofile (mittlere, hohe und höchste Leistungsfähigkeit) angepasst. Mittels metallischer Werkzeuge wird eine Fertigungsprozesskette im Forschungsmaßstab aufgebaut und zur Herstellung von Funktionsmustern genutzt. Die so hergestellten Muster werden bis zum Versagen im Schleuderprüfstand geprüft.

Das Forschungsvorhaben wurde im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF-Nr. 21813BR) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) e. V. aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.