Fertigungsstrategie einer Turbinenblisk aus oxidischer Faserverbundkeramik mittels Infusionsverfahren unter Berücksichtigung materialtechnischer Einflussfaktoren

Abstract

In dieser Arbeit wird im Rahmen von FFE+, einem internen Projekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt, eine entscheidungsbasierte Fertigungsstrategie für die Herstellung einer Mikrogasturbinenblisk aus oxidkeramischem Faserverbundwerkstoff entwickelt. Hierfür soll das vakuumbasierte Infusionsverfahren der Abteilung Struktur- und Funktionskeramik des Instituts für Werksstoffforschung verwendet werden. Zunächst wird der theoretische Hintergrund des Materials und die davon etablierte Verarbeitung betrachtet. Aus Basis dieser Grundlage können das System und Funktionen der oxidkeramischen Blisk im Sinne der methodischen Prozessentwicklung bestimmt werden. Die darin formulierten Anforderungen und Bewertungskriterien lassen eine aufwandsreduzierte Entwurfsphase von Konzepten oder Lösungsprinzipien zu. Hierbei ist die Faserstruktur der maßgeblicher Einflussfaktor in der Lösungsfindung. Nach der Bewertung, Validierung und Anpassung der Ergebnisse wird die Fertigungsstrategie auf dem best-bewerteten Konzept und den bisherigen Projekten der Abteilung entworfen. Zusätzlich ist in dieser Arbeit eine Machbarkeitsstudie am Institut für Flugzeugbau der Universität Stuttgart von einem bislang unbekannten Verfahren zur Herstellung oxidkeramischer Faserpreforms durchgeführt worden. Da eine Aussage über die Materialkennwerte für eine sichere Funktionsgewährleistung notwendig ist, sind Materialversuche bei Raum- und Hochtemperatur geplant. Das abschließende Ziel einer Prozessketten-Grundlage von Projekten mit dem vakuumbasierten Infusionsverfahren des Instituts für Werkstoffforschung fasst die Ergebnisse von dieser Arbeit und anderen Erfahrungsberichten zusammen.