Fraunhofer-Zentrum für Hochtemperaturleichtbau Bayreuth

Fraunhofer-Zentrum für Hochtemperaturleichtbau (HTL) entwickelt und charakterisiert Hochtemperaturmaterialien, Hochtemperaturkomponenten und Hochtemperaturprozesse. Anwendungen liegen insbesondere in der Energie- und Wärmetechnik. Schwerpunkte bei den Materialien sind Keramiken und Verbundwerkstoffe wie Ceramic Matrix Composites (CMC).

Das Zentrum ist in drei Arbeitsgruppen organisiert: CMC-Strukturen, Polymerkeramik und Hochtemperatur-Design. Es hat an den beiden Standorten Bayreuth und Würzburg derzeit etwa 30 Mitarbeiter. Über 2400  hochwertige Labor- und Technikumsflächen mit modernster Geräte­ausstattung stehen für Entwicklungsprojekte und FuE-Dienstleistungen zur Verfügung.

Forschungsschwerpunkt ist die Verbesserung der Energieeffizienz von industriellen Wärmeprozessen. Bisher werden in Deutschland mehr als zehn Prozent der Primärenergie für industrielle Wärmebehandlungen verbraucht. Es besteht ein erhebliches Verbesserungspotential für Energieeinsparungen. Zur Energieeffizienz tragen folgende Arbeitsgebiete des HTL bei:

  • Optimierung von Wärmeprozessen
  • CMC-Komponenten für Gasturbinen
  • Keramikfaserentwicklung für Hochtemperaturisolationen
  • Design von Brennhilfsmitteln und Wärmetauschern
  • Keramische Armierung von metallischen Druckbehältern

Mehr anzeigen

Am Fraunhofer HTL werden Verbundwerkstoffe in einer geschlossenen Prozesskette vom Bauteilentwurf, über das Materialdesign bis zur Fertigung im Technikumsmaßstab entwickelt. Die vorhandenen Technikums­anlagen erlauben die Herstellung von Bauteilen mit Abmes­sungen bis 700 mm. Aus faserverstärkten Bauteilen, etwa CMC, können leichte, steife und kriechfeste Komponenten hergestellt werden. Poren beziehungsweise Hohlräume werden auf verschiedenen Größenskalen in das Material- und Bauteildesign eingebracht. Die Anwendungen liegen im Hochtemperatur-Leichtbau, wo besonders die lange Lebensdauer bei Temperaturwechsel- und Thermoschockbeanspruchung von Interesse ist.

Eine weitere Kernkompetenz des HTL sind Keramikfasern. Diese werden im Technikumsmaßstab von der Precursor-Synthese, über den Spinn­prozess bis zur Pyrolyse und Beschichtung der Filamente entwickelt und hergestellt. Neben Fasern aus Siliziumcarbid liegt der Schwerpunkt auf oxidischen Keramikfasern, die als Hohlfasern oder Vollfasern, porös oder dicht gefertigt werden können. Die Fasern werden für den Einsatz in CMC oder MMC (Metal Matrix Composites) sowie für Hoch­temperatur­anwendungen, zum Beispiel als Isolationsmaterial, benötigt. Die Precursor-Synthese wird auch für die Entwicklung von Matrixmaterialien für CMC sowie von Hochtemperaturbeschichtungen eingesetzt.

Zur Prüfung der Hochtemperaturmaterialien und zur Optimierung der Herstellprozesse werden Thermooptische Messöfen (TOM) entwickelt. Diese können so unterschiedliche Messgrößen wie Dimensions- und Gewichtsänderungen, Temperaturleitfähigkeit, Thermoschock­beständigkeit oder Kriecheigenschaften bis zu sehr hohen Temperaturen erfassen. Die TOM-Anlagen werden kundenspezifisch hergestellt. Sie werden am Fraunhofer HTL für die Optimierung von Wärmebehandlungs­prozessen und für thermophysikalische Charakterisierungen eingesetzt, beispielsweise zur Minimierung von Kosten und Energieverbrauch bei Sinterprozessen. Bauteile mit Abmessungen bis 700 mm werden außerdem über eine spezielle Computertomographie (CT)-Anlage charakterisiert. Mit der CT-Anlage werden volumetrische Analysen, Qualitätsüberwachung, Schadensanalysen und Dimensionsanalysen durchgeführt.

Weniger anzeigen

Bildergalerie

Schliessen