Neues ZIM Netzwerk zum Einsatz von FeAl

Mitglieder vom MIN e. V. arbeiten gemeinsam daran, durch den Einsatz von Eisenaluminiden bisher eingesetzte Nickelbasislegierungen zu ersetzen und so die Effizienz von Turbinen zu steigern. Ganz im Sinne vom MIN e. V. steht der messbare Kundennutzen im Vordergrund. 

Wenn in der Luftfahrtindustrie über Materialen für den Leichtbau gesprochen wird, geht es häufig um Titan oder kohlefaserverstärkten Kunststoff, auch carbonfaserverstärkter Kunststoff genannt (CFK). Durch diese Materialien lässt sich das Gewicht von Flugzeugstrukturen und damit auch der Treibstoffverbrauch bzw. der CO2-Ausstoß reduzieren. Diese Optimierungen sind jedoch nicht ausreichend, um die gesteckten ökologischen Ziele zu erreichen. Der Leichtbau muss auch in der Flugzeugturbine ankommen. Lässt sich das Gewicht von rotierenden Massen mindern, steigt auch die Effizienz des Triebwerks. Dabei müssen die eingesetzten Materialien sowohl der hohen mechanischen als auch thermischen Belastung trotzen, da selbst im Verdichter Temperaturen von bis zu 600 °C vorliegen. 

Eisenaluminide können in Zukunft bisher verwendete Stahl oder Nickelbasislegierungen ersetzen, da sie eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit, hohe mechanische Festigkeit bis zu einer Temperatur von 600 bis 700 °C und etwa 70 % der Dichte von herkömmlichen Stählen und Superlegierungen besitzen. Zugleich besteht dieser Werkstoff bis auf einige Legierungselemente hauptsächlich aus Eisen und etwa 15 % Aluminium. Da diese Hauptbestandteile in großer Menge verfügbar sind und Rohteile mit in Deutschland verfügbaren Anlangen zum Vergießen hergestellt werden, sind sogar größere Kosteneinsparungen möglich. 

Den zahlreichen Vorteilen von Eisenaluminid-Legierungen steht noch die niedrige Duktilität bei Raumtemperatur sowie die zurzeit noch schlechte Zerspanbarkeit gegenüber. So zeigen Untersuchungen, die Mitglieder des MIN e. V. gemeinsam mit Forschungseinrichtungen und Werkzeugherstellern im Rahmen eines Projekts durchgeführt haben, dass es vermehrt zu Ausbrüchen an der Schneidkante kommt. Die Untersuchungen zeigen aber auch, welches Potenzial durch die Entwicklung von angepassten Werkzeugen gehoben werden kann. 

Nun geht es darum den Technologietransfer der Forschungs- und Entwicklungsarbeit in die industrielle Praxis zu beschleunigen. Gemeinsam mit mehreren Mitgliedern des MIN e.V. wurde nun ein ZIM Netzwerk gegründet, dass den Einsatz dieses Materials in der Industrie unterstützen soll. In einem ersten Schritt werden in dem Vorhaben mit Hilfe von Design Thinking Zielgruppen und Anwendungsgebiete herausgearbeitet, in denen der Einsatz von Eisenaluminid vorhandene Probleme löst oder Nutzen stiftet. Für diese Anwendungen wird dann definiert, welche Eigenschaften die Eisenaluminid-Legierung besitzen muss und welche Herausforderungen sich daraus an die gesamten Prozesskette ergeben. Abschließend werden Lösungen erarbeitet, mit denen sich die Prozessketten zur wirtschaftlichen Herstellung von Bauteilen aus Eisenaluminid umsetzen lassen.  

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