Die Zukunft der Turbine ist keramisch

Frankenblick, 13.05.2019 (PresseBox) – .
Schneller, heißer, leichter
Der immer stärker werdende Druck, bezüglich Effizienz, Gewicht und Kosten lässt neue/alte Werkstoffe ins Scheinwerferlicht treten. Werkstoffe die den neuen Anforderungen mehr als gerecht werden, aber bis vor kurzen noch nicht kostengünstig hergestellt werden konnten. Doch nicht nur die Werkstoffentwicklung schreitet voran, denn geeignete Werkstoffe gibt es genug, sondern auch die Prozessentwicklung, um diese Werkstoffe qualitativ und serientauglich in Form zu bringen. Wäre es vor ein paar Jahren noch denkbar gewesen Hochleistungskeramiken, wie: Si3N4, Si(RBSN) oder SIC, im gleichen Herstellvorfahren wie klassische Kunststoffteile herzustellen? Wohl kaum. Nach fast fünf Jahren kontinuierlichen Entwicklungsarbeit können wie sagen, ja es ist doch möglich. Die Kombination aus der punktgenauen Einstellung der Werkstoffe, eines keramikgerechten Designs, der Bestimmung des ökonomischsten Formgebungsverfahren und zum Schluss der perfekte Sinterzyklus, sind die entscheidenden Parameter zur Beherrschung des Werkstoffes.
Die Prozessentwicklung rundet das Thema ab, wie z.B. keramikfertigungsgerechte Anpassung der Spritzgussmaschinen, speziell beheizte Werkzeuge, optimierte mechanische Bearbeitung (z.B. Schleifen, Läppen, Lasern). Und so könnte man die Liste noch erweitern.
Unsere Anwendungsgebiete
• Waste- Heat – Recovery
• Heißgasteile Turbolader
• Turbine für Range Extender
• Miniaturturbinen für Brennstoffzelle
• Turbine für dezentrale Energieversorgung
• Turbine für Stromerzeugung in LKW Anwendung
• Turbine für Stromerzeugung in Lokomotiven Anwendung
• Hilfsturbine in Flugzeugen zur Stromerzeugung am Boden
• Miniaturturbinen für Heizungstechnik
• keramische Heizer
Wo liegen bei diesen Anwendungen eigentlich die Hauptvorteile
• höhere Einsatztemperaturen realisierbar (bis 1200°C)
• höherer Wirkungsgrad
• extrem Oberflächenhärte bei flexibler Kernstruktur
• Leichtbaucharakter / Gewicht Faktor 3 kleiner
• geringere Massenbeschleunigung
• kürzere Ansprechzeiten
• weniger Schwingungen
• Endkonturnahe Produktion (Spritzguss, Pressen)
• massentauglich
Wie sehen wir die Zukunft ?
Aktuell entwickeln wir mit großen Erfolg, Rotoren, Statoren und Spiralgehäuse aus hochtemperaturfester Keramik im Massenfertigungsverfahren. Wir sehen hier ein großes Potential, die Performance und den Wirkungsgrad den Turbinen signifikant zu steigern, bei gleichzeitiger Gewichtsreduzierung und attraktiver Preisgestaltung bezogen auf den gewonnenen Mehrwert. Das der keramische Spritzguss in all seinen Facetten in Zukunft ein hohes Wachstumspotential hat, sehen wir an den stetig steigenden Nachfragen. Seit 2017 produzieren wir ua. für die Automobilindustrie keramische Gleitschuhe für Axialkolbenpumpen. Bis heute wurden millionenfach Stück geliefert.
Die 100% EOL Prüfung nach Fehlersammelkatalog gibt und maximale Sicherheit. Natürlich ist es in nicht allen Fällen möglich die Bauteile voll zu substituieren, aber durch geschickte Vereinzelung hochbelasteter Bereiche ist fast immer ein Mehrwehrt generierbar. Unser entscheidender Vorteil liegt darin, dass wir alle Entwicklungs- u. Produktionsprozesse unabhängig im Haus haben. Somit ist der Wertschöpfungsanteil sehr hoch und wir können schnell auf Veränderung am Markt, oder durch den Kunden reagieren. Unsere Spritzgussabteilung ist flexibel und modular aufgebaut. Somit werden die typgebundenen Investitionen für den Kunden auf ein Minimum reduziert und die Auslastung der Anlagen ist optimal. Durch diese Strukturierungsmethode lassen sich auch kleine Stückzahlen kostengünstig herstellen. Gleiches gilt natürlich auch für die nachgelagerten Prozesse, wie das Sintern. Da das Sintern ein sehr energieintensiver Prozess ist, gibt es hier natürlich auch ein großes Kostenpotential. Die Auslastung der Sinteröfen erfolgt synchron mit der Ausbringungsmenge Spritzgussabteilung. Somit können wir immer mit maximalem Besatz arbeiten. Die große Anzahl an unterschiedlichen Öfen beschert uns auch hier eine hohe Flexibilität und wir können, ähnlich wie beim Spritzgießen, schnell auf Veränderungen reagieren. Wir werden auch in Zukunft das Thema keramischer Spritzguss weiter vorantrieben, da gerade im Hochtemperatur und Verschleißbereich ein hoher Bedarf besteht.

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