ELAM - Additiv hergestellte ultrafeine Eutektika

Das Gesamtvorhaben ELAM zielt darauf hin, ultrafeine Eutektika basierend auf Ti-Fe erstmals auf dem Wege additiver Fertigungstechnik (AM) herzustellen. AM-Verfahren bieten rasche Erstarrung mit hohen Kühlraten über die gesamte Bauteilgröße, unabhängig von der Wandstärke und Bauteilgeometrie. Damit ist es erstmals denkbar, endkonturnahe Bauteile aus ultrafeinen, rasch erstarrten Eutektika darzustellen. G+L geht davon aus, dass mittels AM hergestellte ultrafeine Eutektika ausgezeichnete Kandidaten für Turbolader-Anwendungen sind. Durch die AM-Technologie sollten gewichtsoptimierte Bauteile unter Anwendung von bionischen Strukturen realisiert werden können, die das Transientverhalten der Turbolader verbessern und gleichzeitig die Materialeffizienz bei der Herstellung im erheblichen Umfang steigern. Darüber hinaus sollte auf hochfeste Beschichtungen verzichtet werden können, die heute als Abrasisionschutz beim Betrieb mit Abgasrückführung zur NOx Reduktion notwendig sind. Die bereits veröffentlichten mechanischen Eigenschaften rasch erstarrter Ti-Fe Eutektika, vornehmlich aus Druckversuchen bei Raumtemperatur, zeigen dass beachtlich hohe Festigkeiten zu erwarten sind. Damit verbunden wäre im Erfolgsfall eine deutliche Erhöhung der Lebensdauer von Verdichterrädern, oder aber eine deutliche Erhöhung der Drehzahl und damit des Ladedrucks. Im Rahmen des Projektes wird auf der Basis der ermittelten Werkstoffeigenschaften das VR-Design so angepasst, dass (i) die Vorteile der AM zur Gewichtseinsparung, (ii) zur aerodynamischen Auslegung sowie (iii) für eine optimierte Gestaltung der Welle-Nabe Verbindung genutzt werden. Ergänzend wird die maschinellen Bearbeitbarkeit der neuen, eutektischen Ti-Fe Werkstoffe analysiert, um die voraussichtlich notwendige Nachbearbeitung der AM-Verdichterräder bestmöglich zu realisieren. Abschließend werden AM-Verdichterrad-Demonstratoren hergestellt und mit Hilfe von Spin-Tests deren Ermüdungsverhalten untersucht.