Projekte

Abbildung: Gewickeltes OFC-Rohrsegment, OF12511/2, Schunk Kohlenstofftechnik GmbH

CMCFan

Lightweight CMC High-Temperature Fan for Aerospace Applications

Schaufeln aus Metalllegierungen werden in der Luft- und Raumfahrttechnik eingesetzt. Zur Massereduzierung existieren in diesem Anwendungsbereich bereits Erfahrungen mit Keramik-Matrix-Verbundwerkstoffen (CMC) als Substitutionsmaterial. Diese basieren auf einer Siliziumkarbidmatrix (SiC). Das bessere Leichtbaupotenzial besitzen jedoch Oxidische CMC. Im Vergleich zu den leistungsfähigsten Metalllegierungen ermöglichen sie bei gleichen Temperaturbedingungen eine Massereduzierung um zwei Drittel. Einen wesentlichen Beitrag können sie damit zur Entwicklung von aufblasbaren Fallschirmen (Inflatable Aerodynamics Decelerators, IAD) leisten, welche die Wiederverwendung von Raketen ermöglichen.

Hierfür ist die Herstellung einer funktionsfähigen Hochtemperaturturbine aus oxidischem CMC als Prototyp notwendig. Besonders herausfordernd ist dabei die Verbindung der Schaufeln mit dem Rotor. Hierfür wird im Projekt „CMCFan“ eine geeignete Lösung entwickelt. Dadurch kann der Einsatz als elektrischer Mantelpropeller (Electric Ducted Fan, EDF) eines IAD demonstriert werden. Die Innovation soll als Ergebnis bei einem am Business Incubation Center der Europäischen Weltraumorganisation (European Space Agency, ESA) teilnehmenden Unternehmen eingesetzt werden und letztlich zu einem nachhaltigen Weltraumtransport beitragen.

• FuE-Teilprojekt von AMULET gefördert durch das EU-Programm Horizont 2020
• Projektlaufzeit: 01.12.2022 – 31.03.2023 (1. Phase)
• Projektpartner: NablaWave srl, Walter E.C. Pritzkow Spezialkeramik

Roxi

Recycling oxidischer Keramikfaserabschnitte im Stapelfaserspinnprozess zur Herstellung von Garnstrukturen für Faserverbundkeramiken

O-CMC (Oxide Ceramic Matrix Composites) sind bei sehr hohen Temperaturen über 1000 °C hochfest, kriech-, korrosions-, oxidations- und zu dem thermoschockbeständig und isolierend. Der Einsatz dieser neuen Werkstoffe setzt sich aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften in modernen Wärmebehandlungsverfahren in den letzten Jahren immer mehr durch und verdrängt konventionelle Materialien. Allerdings sind die im O-CMC zum Einsatz kommenden verstärkenden oxidkeramischen Langfaser-Rovings sehr teuer.

Ziel des Projektes ist das Recycling von Keramikrovings, die bei der CMC-Bauteilherstellung im Wickelverfahren anfallen und der Bauteilherstellung wieder zugeführt werden sollen. Mit veränderten Materialkennwerten entstehen material- und ressourcenschonend hergestellte Bauteile, die aufgrund der geringeren Kosten für die Erschließung neuer Anwendungen und Märkte prädestiniert sind.

• FuE-Kooperationsprojekt innerhalb des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM)
• Projektlaufzeit: 01.09.2022 - 31.08.2025
• Projektpartner: Die Spinnerei Neuhof GmbH & Co. KG, Fraunhofer-AWZ für Textile Faserkeramiken TFK, WPX Faserkeramik GmbH

CENTAUR

Ceramics with sensing capabilities for high temperature applications

CENTAUR hat sich zum Ziel gesetzt, funktionelle Werkstoffe, basierend auf oxidkeramischen Verbundwerkstoffen (OCMC) verstärkt mit oxidkeramischen Fasern und funktionalisiert mit Kohlenstoffnanoröhrchen (CNT), herzustellen. Diese neuartigen Werkstoffe bieten eine steuerbare Sensorintegration und können mittels eines 3D-Extrusionsdruck-Verfahrens hergestellt werden. Durch die additive Fertigung kann sichergestellt werden, dass sowohl eine kontinuierliche Inline-Verstärkung mit Fasern bei gleichzeitiger Kontrolle der Faserorientierung möglich ist.

• EU-Projekt (M-ERA.Net)
• Projektlaufzeit: 01.08.2020 - 31.12.2023
• Projektpartner: TU Chemnitz, Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung (SLK), TU Chemnitz, Professur für Mess- und Sensortechnik (MST), Luxemburger Institut für Wissenschaft und Technologie (LIST), Technische Universität Liberec

BaMOX

Entwicklung einer basaltfaserverstärkten Mischoxidkeramik als innovativer Verbundwerkstoff für kostengünstige Produktionshilfsmittel in der Aluminiumgussindustrie

Im Projektvorhaben BaMOX wurde eine Technologiekette zur Herstellung eines kosteneffizienten Verbundwerkstoffes bestehend aus einer keramischen Mischoxid-Matrix und einer Basaltfaserverstärkung mit geeigneter Faserschlichte und Faserbeschichtung entwickelt. Diese Materialkombination erfüllt das umfassende Anforderungsprofil in der Aluminiumgussindustrie. Dazu zählen Hochtemperaturstabilität und Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen im Kontakt mit reaktiven Aluminiumschmelzen. Der Verbundwerkstoff wurde durch umfassende thermische, mechanische und chemische Untersuchungen charakterisiert.

Unter ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten ist dieser innovative Verbundwerkstoff gegenüber etablierten Werkstoffen für Produktionshilfsmittel für die Aluminiumgussindustrie wie Stahl und oxidische Keramiken zu favorisieren. Durch den Einsatz der basaltfaserverstärkten Mischoxidkeramik wird eine erhebliche Standzeiterhöhung der Produktionshilfsmittel und eine deutliche Kostenreduzierung für die Aluminiumgussindustrie erreicht. Die Praxistauglichkeit des Verbundwerkstoffs wurde anhand eines Handgießtiegels für die Aluminiumgussindustrie erprobt.

• ZIM FuE-Kooperationsprojekt hervorgegangen aus dem ZIM-Netzwerk OxiCer
• Projektlaufzeit: 01.07.2020 - 30.09.2022
• Projektpartner: Fraunhofer-Zentrum für Hochtemperatur-Leichtbau HTL, InovaCeram, Metallgießerei Chemnitz GmbH, TU Chemnitz, Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung (SLK)