Die CMC-Werkstoffe des DLR und ihre Einsatzmöglichkeiten Faserkeramik Kolloquium 2008 Stuttgart, 04.11.2008 Bernhard Heidenreich, Jürgen Göring DLR Stuttgart, Institut für Bauweisen- und Konstruktionsforschung DLR Köln, Institut für Werkstoffforschung
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Die CMC-Werkstoffe des DLR und ihre …€¦ · 2,9 Mio€ Budget Oxidische CMC ... Nach Test. Verschleißbeständigkeit und geringe Dichte 7,85 7,25 ... Burj Dubai (Otis)
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Die CMC-Werkstoffe des DLR und ihre EinsatzmöglichkeitenFaserkeramik Kolloquium 2008
Stuttgart, 04.11.2008
Bernhard Heidenreich, Jürgen GöringDLR Stuttgart, Institut für Bauweisen- und Konstruktionsforschung
Problem: Mehr Primärluft für den Brenner erforderlich d.h. der Kühlluftanteil in der Brennkammer von 40-50% der verfügbaren Verdichterluft muss auf ca. 20% reduziert werden.⇒ Wandtemperatur in Brennkammer steigt.⇒ Mit metallischen Brennkammerauskleidungen (Tmax. = 1050°C) schwierig realisierbar.
Lösungsansatz:Brennkammerauskleidung aus Faserkeramik (Tmax ≥ 1300°C)
Effizienzsteigerung von Triebwerken durch hochtemperaturfeste CMC Werkstoffe
Werkstoffe
• CMC sind thermoschock- und thermowechselbeständig, nicht spröde sowie versagenstolerant.
• Hohe Anforderungen an Langzeit Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit derzeit nur mit oxidischen CMC erreichbar.
• Nichtoxidische CMC bieten Vorteile (T max., σ, λ) Entwicklung neuer Werkstoffe (SiC/SiC, SiBNC/SiC) und Schutzschichten wird vorangetrieben.
Befestigungskonzepte
• Keramikgerechte Anbindung der heißen keramischen Komponenten an die kühlere metallische Tragstruktur
Entwicklung von CMC Brennkammerschindeln
Keramikgerechtes Kühlkonzept:
• Kühlsystem für oxidische CMC mit extrem niedriger Wärmeleitfähigkeit
1990 1994
GrundlagenforschungDLR, KKS
2001
Entwicklung von Friktionsbauteilen
1998
Not-Aus BremseFeldtests (Mayr)
SGL
Brembo
Porsche / SGL
Schindler
Messring
Serienanwendungen
2004
PkW
Crash-Schlitten
Aufzüge
“ICE”- Bremse(Matech)
Anforderungen
vmax 10 – 17 m/s (36 - 60 km/h)
mmax 5 – 20 to
aSoll 0.2 – 1 gpmax 20 – 50 MPaTmax ca. 1200 °C
C/C-SiCReibbeläge
C/C-SiC Reibbeläge für Hochgeschwindigkeitsaufzüge
Burj Dubai (Otis)
C/C-SiC Reibbeläge• Gradierter Werkstoff• Temperatur- und
Thermoschockbeständig• Hohe Druckfestigkeit• Kein Verschleiß p, µ = konstant
Produktentwicklung• Grundlagen (seit 1990)• Entwicklungsprojekte mit
Schindler (1999 – 2004)• TT (2002 – 2004) an FCT
Ingenieurkeramik GmbH• Serie ab 2004
Bremszange
φ Sic = 40 %
φ Sic = 60 %
φ Sic = 60 %
Hochporöse Strukturen fürPorenbrenner
HT-Wärmeübertrager für die Kraftwerkstechnik
Keramische Strukturen für die Energietechnik
Biomorphe SiSiC Keramiken für Leichtbaupanzerung und hochsteife Strukturen