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For(W)ing - Laufradflügel für Strömungsmaschinen

Dr.-Ing. Ralph Krause

+49-351-4081-656

Flexible, adaptierbare Bauteile auf Basis funktionalisierter Textilien

Gesamtziel

Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung einer Technologie zur Herstellung neuartiger Halbzeuge auf Basis aktorischer, textiler Preforms und darauf abgestimmter Steuerungsmechanismen am Beispiel eines gestaltvariablen und belastungsgerecht stellbaren Leitflügels für axiale Strömungsmaschinen.

Leitschaufeln zeichnen sich durch ihre aerodynamische Form aus und dienen der gezielten Strömungsführung am Austritt von Ventilatoren. Die lastgerechte Konstruktion und Anordnung dieser Schaufeln in der Strömungsmaschine beeinflusst dabei entscheidend sowohl die Energieeffizienz als auch die Lärmemission. Durch Einsatz der neuen Materialien und Steurermechanismen werden völlig neue Möglichkeiten zur Steigerung der Energieeffizienz und zur Reduktion der Schallemission erschlossen. 

Durch die dreidimensionale Integration von Smart Materials (schaltbare Formgedächtnislegierungen-FGL, z.B. auf der Basis von NiTi) in eine textile Verstärkungsstruktur oder als eigenständige textile Verstärkungsstruktur und die Anbindung an die notwendige Steuerungselektronik werden diese Halbzeuge in ihrer Form flexibel steuerbar und können kurzfristig an die funktionellen Anforderungen in technischen Prozessen angepasst werden.

Wissenschaftliche und/oder technische Arbeitsziele des Vorhabens

Derzeitig existieren Lösungsansätze zur textiltechnischen Integration von FGL nur im Labormaßstab oder als nicht praxisrelevante Funktionsmuster. Völlig ungelöst ist der Bereich der elektronischen Ansteuerung der FGL als Grundlage der strömungs- und lastgerechten Anpassung von Form und Ausrichtung der aktorischen Halbzeuge.

Zur Entwicklung aktorischer, hybrider Faserverbundkunststoffe sind deshalb folgende wissenschaftlich-technischen Ziele zu erreichen:

  • Untersuchungen und Bewertung unterschiedlicher textiler Flächenbildungstechnologien für die Konstruktion der textilen FGL-integrierten Preforms
  • Entwicklung textiltechnisch verarbeitbarer Formgedächtnislegierungen-FGL in Form von Drähten, Litzen bzw. Roovings
  • Entwicklung und Konstruktion von innovativen Regelmechanismen und der Steuerung der Aktoren auf Basis von FGL
  • Integration der Smart Materials als Aktoren in den textilen Verarbeitungsprozess
  • Evaluierung aktorischer, funktionalisierter textiler Preforms als Basisträger
  • Technologieentwicklung für den Laminataufbau zur kontinuierlichen Fertigung hybrider Prepregs
  • Umfassende Werkstoff- und Zwischenproduktcharakterisierung durch mechanische Prüfung (Schäl- und Scherversuch, statische und dynamische Tests,..) und optische Messmethoden (Schliffbildanalyse, REM, μ-CT,..)
  • Untersuchungen zum Umformverhalten teilkonsolidierter Prepregs als Voraussetzung für Konstruktionsprinzipien und Formbelegung
  • Entwicklung der Prozesstechnik zur Herstellung der Composite-Strukturen unter Berücksichtigung der Skalierbarkeit
  • Nachweis der Verarbeitbarkeit zu Bauteilen anhand von Demonstratoren
  • Erarbeitung einer neuartigen Wertschöpfungskette für branchenübergreifende Anwendungsmöglichkeiten

Partner gesucht

Die Projektziele erfordern die Zusammenarbeit verschiedenster Branchen. Konkret involviert sind

  • Metallurgie,
  • Werkstoffprüfung,
  • Schaltungsdesign und Steuerungsentwicklung,
  • Institute aus den Bereichen Textilforschung und textiler Leichtbau ,
  • Luft- und Kältetechnik sowie
  • Simulation und Berechnung von Strömungsprozessen und
  • Endanwender aus dem Klimaanlagenbau.

Damit wird ein kompetentes Konsor-tium gebildet, das die gesamte Prozesskette von der Composite Herstellung über Strömungssimulation und Prozesssteuerung bis zum Endprodukt abdeckt.

Die beteiligten Institute und Firmen erwerben im Projekt einen Know-How-Vorsprung, der zur Stärkung des Wirtschaftsstandorts Deutschland und speziell zur Festigung der Leaderposition im Bereich technischer Textilien beiträgt. Es wird angestrebt, das gebildete Partnerkonsortium in weiterführenden Forschungsarbeiten im Kompetenzbereich des compositebasierten Leichtbaus in Form eines offenen Pools zu etablieren, in den u.a. Textilproduzenten und weitere Endanwender z.B. aus dem Energieanlagenbau zu integrieren sind.

Für die Teilnahme am Forschungsvorhaben ist eine Eigenbeteiligung erforderlich. Bitte treten Sie mit uns in Kontakt, wenn Sie Interesse an einer Zusammenarbeit haben. 


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