2020-12-01  –  2024-05-31

724.990,00 EUR

Siemens Aktiengesellschaft - Corporate Technology - CT REE MDM COA-DE, Berlin, Bayern

03EE5049A

Fortgeschrittene Kraftwerkssysteme - Kraftwerke mit Null Emissionen [EA1325]

01213151/1  –  SAPHIR - Simulationsmethoden zum additiven Prozessieren von Hochtemperaturlegierungen-Mikrostruktur, In-service-Eigenschaften und Reparatur

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)

Energie

Die wichtigsten Bestandteile der Gasturbine zur Steigerung des Wirkungsgrades sind die Komponenten im Heißgaspfad. Die Herstellung sehr großer Heißgaskomponenten stellt eine große Herausforderung dar, einen innovativen Ansatz liefert hierbei die additive Fertigung. Ein Problem besteht allerdings darin, dass sich Ni-Basislegierungen mit einer optimalen thermischen und mechanischen Beständigkeit nicht ohne Weiteres additiv herstellen lassen. Sofern keine optimalen Prozessfenster während der additiven Fertigung und der nachgeschalteten Wärmebehandlung gefunden werden, entstehen u. A. Risse in den Komponenten. Weiterhin ist die additive Fertigung großer Bauteile mit komplexer Geometrie (z.B. Leitschaufeln) nur beschränkt möglich. An dieser Stelle werden strukturelle Fügeverfahren für gedruckte Teilkomponenten, wie z.B. Elektronenstrahlschweißen benötigt, um modular aufgebaute Komponenten realisieren zu können. Das Projekt SAPHIR befasst sich daher mit der Identifizierung technologisch sicherer und ökonomisch sinnvoller Prozessfenster zur additiven Verarbeitung von hochfesten Ni-Basislegierungen inkl. einer Optimierung der nachgeschalteten Wärmebehandlung. Dafür sollen Werkstoffmodelle auf verschiedenen Längenskalen entwickelt werden, die ein tiefergehendes Verständnis zwischen Prozessparametern und sich einstellenden Korn- bzw. Mikrostrukturen und daraus resultierenden mechanischen Eigenschaften ermöglichen. Dieser integrative Ansatz soll kritische Parametersätze, die zu Fehlern wie Rissbildungen führen, im Vorfeld identifizieren und ausschließen. Der Einfluss der nachgeschalteten Wärmebehandlung soll dabei ebenso modelliert werden wie die Alterung der Mikrostruktur während des Bauteileinsatzes, die eine Lebensdauerabschätzung der jeweiligen Komponente ermöglicht. Darüber hinaus soll eine Adaptierung des bereits für Gussbauteile qualifizierten Fügeverfahrens EB-Schweißen für additiv gefertigte Komponenten Teil des Projektes SAPHIR sein.