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Plenarvortrag

Ceramic Matrix Composites – Potential und Herausforderungen für die Anwendung in zukünftigen Flugtriebwerken

Mittwoch (05.07.2017)
11:10 - 11:50 Uhr

11:10 - 11:50 Uhr

Moderne Triebwerke stellen bereits enorme technischen Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der verwendeten Werkstoffe. Aufgrund der Verordnung zur Reduzierung von Umweltbelastungen (ACARE2020), welche u.a. die Reduktion des Kraftstoffverbrauches vorsieht sowie die daraus resultierende Verringerung des Kohlenstoffdioxid- und Stickoxid Ausstoßes, werden die Anforderungen an die Werkstoffe noch weiter steigen. Um dies zu ermöglichen, können neue Werkstoffklassen einen großen Beitrag liefern. Eine mögliche Lösung bilden faserverstärkte keramische Werkstoffe (Ceramic Matrix Composites, CMCs). Neben ihrer deutlich niedrigeren Dichte, ermöglichen auch die höheren Einsatztemperaturen als bei Superlegierungen eine Reduzierung der Kühlluft, wodurch die Effizienz des Triebwerks signifikant gesteigert werden kann. Gleichzeitig stellen sie jedoch neue Herausforderungen an Produktion und Design.  Aktuell werden CMCs bereits in vielen verschiedenen industriellen Feldern, wie dem Automobilbereich, der Raumfahrt oder der Ofentechnik eingesetzt. Auch in der zivilen Luftfahrt kommen bereits erste statische Serienteile (z.B. Mischer) zum Einsatz. Um auch komplexere, heißere oder sogar rotierende CMC Teile zu integrieren, sind weitere Entwicklungen erforderlich. Aufgrund der extremen Umgebungsbedingungen stehen hier SiC/SiC und Ox/Ox Werkstoffe im Fokus. Trotz erheblicher Fortschritte in der Entwicklung dieser Materialien, die bereits erzielt wurden, bleiben signifikante Risiken und Herausforderungen bestehen. In diesem Vortrag werden Anforderungen aus dem Triebwerk, sowie Fortschritte in der Entwicklung dargestellt. Neben der Materialentwicklung selbst stellen auch Beschichtungen, Bearbeitung, Design und Qualitätssicherung große Herausforderungen dar. Auch die Integration von CMC Bauteilen in eine hauptsächlich metallische Struktur ist vielfach noch nicht gelöst. Aus diesem Grund ist die Zusammenarbeit aller und die Bereitschaft in zukünftige Technologien zu investieren notwendig, um in Deutschland gegenüber dem internationalen Markt wettbewerbsfähig zu sein.

Sprecher/Referent:
Dr. Franziska Uhlmann
MTU Aero Engines AG