GKOM2020 – Innovative Brennraumkomponenten für Großmotoren im maritimen Bereich

Teilprojekt: Entwicklung und Bewertung von Qualitätssicherungsverfahren zum Herstellprozess von Brennraumkomponenten mit dem Fokus auf das Hybridschweißverfahren

Das untersuchte Teilprojekt mit dem Förderkennzeichen 03SX445D ordnet sich in das BMWi-Forschungsprogramm für Schiffbau, Schifffahrt und Meerestechnik „Maritime Technologien der nächsten Generation“ ein. Innerhalb des Verbundes ging es um die Entwicklung von thermisch und mechanisch hochbelasteten Brennraumkomponenten für Großmotoren mit Hilfe von Verbundkomponenten. Hierbei wurden die Bauteile durch die Verwendung verschiedener Werkstoffkombinationen unter Anwendung des für diese Größenordnung neuartigen thermo-mechanischen Hybridreibschweißens kombiniert. Die Zielstellung war die Entwicklung von Motorkomponenten, welche den zukünftigen Anforderungen bezüglich Einsatzes und Kraftstoff entsprechen und zu einer Senkung des Kraftstoffverbrauches und der Werkstoff- und Herstellkosten beitragen.

Im Rahmen des Teilprojektes GKOM2020 wurde im WTZ ein Großmotorenkolben auf Basis des thermo-mechanischen Hybridreibschweißens berechnet und konstruiert. Weiterhin wurden zerstörende statische und dynamische, sowie zerstörungsfreie Werkstoffprüfmethoden angewendet, weiterentwickelt und auf die Anwendbarkeit bewertet. Dies erfolgte auf Basis langjähriger Erfahrungen und unter Untersuchung neuer Prüfmethoden (Eigenspannungsmessungen und Computertomografie). Zur Untersuchung kamen Werkstoffproben und Bauteile bis zum fertigen Kolben mit unterschiedlichen Werkstoffkombinationen. Ein Kolben wurde bezüglich Kolbensekundärkraftbelastung auf einer Prüfmaschine geprüft. Die erhaltenen Ergebnisse wurden mit Simulationsergebnissen verglichen und bewertet.

Mittels des Forschungsvorhabens konnte die Eignung des thermo-mechanischen Hybridreibschweißens für Kolben größer 240 mm Durchmesser inklusive der Prüfmöglichkeiten erforscht und nachgewiesen werden. Durch die Kombinationsmöglichkeit unterschiedlicher Kolbenwerkstoffe ergeben sich neue Potenziale bezüglich Kraftstoffeinsparung und dem Einsatz verschiedener Kraftstoffvarianten (z.B. Diesel, Gas, Methanol, Wasserstoff).

Als Verbundpartner haben sich verschiedene Unternehmen und Forschungseinrichtungen aus den Bereichen Schmiede- und Umformentwicklung, Schmiede- und Reibschweißfertigung, Motoren- und Maschinenforschung und –erprobung, Werkstoff- und Bauteilentwicklung, sowie Gießerei- und Werkstoffforschung zusammengeschlossen. Diese sind im Folgenden aufgeführt:

• Gesenkschmiede Schneider GmbH Aalen
• MET Motoren- und Energietechnik GmbH Rostock
• Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU Chemnitz
• TU BA Freiberg / Institut für Werkstofftechnik IWT Freiberg
• TU BA Freiberg / Gießerei-Institut GI

„Gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages“,

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