SFB 561:  Thermisch hochbelastete, offenporige und gekühlte Mehrschichtsysteme für Kombikraftwerke

• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung von 1998 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5482623

Im Sonderforschungsbereich werden im Verbund der Fachgebiete die strömungstechnischen, strukturmechanischen, werkstoffkundlichen und fertigungstechnischen Grundlagen für ausgewählte Komponenten von kombinierten Gasturbinen- und Dampfturbinenkraftwerken mit projektierten Gesamtwirkungsgraden von über 65 % erarbeitet. Zur Effusions-/Transpirationskühlung der thermisch hochbelasteten Bauteile wie Brennkammerwände, Gasturbinenschaufeln und Eintrittsbereiche der Hochtemperaturdampfturbinen werden gießtechnisch oder durch Feinstbohren hergestellte, auch zusätzlich mit Wärmedämmschichten versehene offenporige Werkstoffverbunde untersucht. Zur Entwässerung im Bereich der Niederdruckdampfturbine sollen pulvermetallurgisch hergestellte offenporige Verbundwerkstoffe entwickelt werden. Die Auswirkungen der Porenströmungen und des thermomechanischen Werkstoffverhaltens auf den Gesamtprozess und auf die zu optimierenden Auslegungsparameter sind Gegenstand eines eigenen Teilprojektes.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche

Abgeschlossene Projekte

• A - Prozeßberechnung und -optimierung zur Bestimmung der relevanten Prozeßdaten (Teilprojektleiter Bohn, Dieter )
• A01 - Prozessberechnung und -optimierung zur Bestimmung der relevanten Prozessdaten (Teilprojektleiter Bohn, Dieter )
• B1 - Kombinierte Berechnung der Heißgas- und Kühlluftzuführung zur Nutzung der Transpirationskühlung für Brennkammerauskleidungen und Gasturbinenschaufeln (Teilprojektleiter Bohn, Dieter )
• B11 - Kombinierte Berechnung der Heißgas- und Kühlluftzuführung zur Nutzung der Effusionskühlung für Brennkammerauskleidungen und Gasturbinenschaufeln (Teilprojektleiter Bohn, Dieter )
• B12 - Numerische und experimentelle Strömungsanalyse der Oberflächenkühlung mit Dichte- und Temperaturgradient (Teilprojektleiter Schröder, Wolfgang )
• B21 - Entwicklung von offenporigen Schäumen aus Nickelbasislegierungen und intermetallischen Phasen (Teilprojektleiter Bleck, Wolfgang )
• B22 - Verfahrensentwicklung für lasergeborhte Lochfelder in gekühlten Strukturen (Teilprojektleiter Poprawe, Reinhart )
• B31 - Experimentelle Charakterisierung des Impuls- und Wärmetranpots in offenporigen, durchsrömten Mehrschichtsystemen als Brennkammerwand (Teilprojektleiter Pitz-Paal, Robert )
• D21 - Entwicklung von Fügetechnologien für offenporige Mehrschichtsysteme hochbelasteter Komponenten der Dampfturbine (Teilprojektleiter Dilthey, Ulrich ;  Reisgen, Uwe )
• D22 - Entwicklung geometrisch bestimmter Hohlstrukturen für eine aktive Kühlung in Dampf- und Gasturbinen (Teilprojektleiter Franzke, Martin ;  Hirt, Gerhard )
• D23 - Pulvermetallurgisches Verfahren für Schichtwerkstoffe mit offener Porosität (Teilprojektleiter Beiss, Paul )
• D31 - Charakterisierung und Simulation des Verformungs- und Versagensverhaltens neuartiger Sandwichstrukturen zur Kühlung thermisch hochbelasteter Dampfturbinenkomponenten (Teilprojektleiter Beiss, Paul ;  El-Magd, Essam )
• G1 - Mikromodell für Porenströmung und effekive Wärmetransportgrößen in Schichtverbunden (Teilprojektleiter Rex, Stephan )
• G11 - Modell zur Homogenisierung der Werkstoffeigenschaften von offenporigen und gekühlten Mehrschichtsystemen (Teilprojektleiter Laschet, Gottfried ;  Rex, Stephan )
• G21 - Prozeßentwicklung zur gießtechnischen Herstellung transpirationsgekühlter Gasturbinenschaufeln aus neuen Werkstoffen und Werkstoffverbunden (Teilprojektleiter Bührig-Polaczek, Andreas )
• G22 - Entwicklung fortschrittlicher Wärmedämmschichtsysteme durch Elektronenstrahlbedampfen (EB-PVD) für thermisch hoch belastete Bauteile (Teilprojektleiterin Bobzin, Kirsten )
• G23 - Faserbeschichtung für faserverstärkte, transpirationsgekühlte Gasturbinenschaufeln, Charakterisierung der Schichten im Bauteil und thermochemische Bestimmung der Phasenkonstitution (Teilprojektleiter Schneider, Ph.D., Jochen M. )
• G31 - Langzeitstabilität von NiAl-Legierungen mit und ohne Faserverstärkung in transpirationsgekühlten Gasturbinenschaufeln (Teilprojektleiter Gottstein, Günter )
• G32 - Experimentelle und theoretische Ermittlung des Verformungs- und Versagensverhaltens von keramikbeschichteten, transpirationsgekühlten Brennkammerbauteilen und Gasturbinenschaufeln in Schichtbauweise (Teilprojektleiter Schubert, Florian )
• G34 - Untersuchungen der Reaktionsmechanismen von Kühlgas in Kühlporen thermisch hochbelasteter effusionsgekühlter Gasturbinenkomponenten (Teilprojektleiter Singheiser, Lorenz )
• Z - Zentrale Aufgaben für den SFB (Teilprojektleiter von den Brincken, Peter )
• Z1 - Zentrale Aufgaben für den SFB (Teilprojektleiter von den Brincken, Peter )

• Antragstellende Institution: Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
• Beteiligte Institution: Access e.V.; Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR); Forschungszentrum Jülich
• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Dieter Bohn