Wärmedämmschichten für Flugzeugtriebwerke mit Widerstandsfestigkeit gegenüber Vulkanaschen

189 EN

Forschungsstelle 1: Fraunhofer-Gesellschaft e.V.
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

Institutsteil Sulzbach-Rosenberg

An der Maxhütte 1

92237 Sulzbach-Rosenberg
Projektleiter 1: Dipl.-Wi.-Ing. F. Stenzel 
Forschungsstelle 2: Ludwig-Maximilians-Universität München

Department für Geo- und Umweltwissenschaften

Sektion Mineralogie, Petrologie & Geochemie

Theresienstr. 41

80333 München 
Projektleiter 2: Dr. Kai-Uwe Hess 
Laufzeit: 01.02.2017 - 31.01.2019

Die Gefährdung des Flugverkehrs durch Vulkanaschen ist weithin bekannt. Die feinen Aschepartikel dringen in die Turbinen ein und schmelzen bei den dort herrschenden Temperaturen. Die klebrigen Schmelzetröpfchen  lagern sich auf den Turbinenschaufeln ab.

Derzeit werden Turbinenschaufeln durch poröse Wärmeschutzschichten aus mit Yttrium stabilisiertem Zirkonoxid (YSZ) geschützt. Die schmelzflüssige Vulkanasche dringt in diese porösen Schichten ein. Chemische Reaktionen  verringern dort die Stabilität und schädigen  die Turbinen. Selten-Erd-Zirkonate wie Gadolinium-Zirkonat (GZO) könnten eine Alternative zu den gängigen Schutzschichten  bieten. Ihre Wirkungsweise beruht auf einer schnellen chemischen Reaktion zwischen beschichteter Oberfläche und Vulkanasche. Dadurch wird eine Schutzschicht aufgebaut, die ein weiteres Vordringen der Vulkanasche verhindert.

Im Projekt sollen die Zerstörungsmechanismen der Wärmeschutzschichten durch reale Vulkanaschen untersucht und  resistente Schichten entwickelt werden. Dazu werden klassische YSZ und innovative GZO bzw. XZO (X= Metalloxid) mittels Elektronenstrahlaufdampfung (EB-PVD) und Thermischen Spritzens untersucht – beides Beschichtungstechnologien, die in den nächsten Jahren signifikant an Bedeutung gewinnen werden.

Die Entwicklung der Asche resistenten Schichten wird durch ein Projektkonsortium aus drei europäischen Forschungsinstituten durchgeführt: Fraunhofer UMSICHT Sulzbach-Rosenberg (Thermisches Spritzen von hochtemperatur- und erosionsbeständigen Schichten sowie Pulverfertigung), Rzeszów University of Technology (EB-PVD und Modellierung) und die Ludwig-Maximilians-Universität (Charakterisierung der Vulkanasche und experimentelle Vulkanologie). Zusätzlich gibt es einen technischen Beirat bestehend aus polnischen und deutschen Industriepartnern.

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BMWi-Logo Das IGF-Vorhaben Nr. 189 EN der Forschungsvereinigung DECHEMA, Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
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