Notwendige Effizienzsteigerungen der Turbinenleistung von Dampfturbinen werden durch den Einsatz konventioneller Werkstoffsysteme stark begrenzt. Insbesondere Aspekte der Betriebssicherheit erfordern eine Reduzierung der Drehzahl beim Bau größerer Turbinen, was einer notwendigen Steigerung des Systemwirkungsgrades entgegensteht. Durch neuartige Faserkunststoffverbund- bzw. Hybridbauweisen sowie Herstellungstechnologien für Lauf- und Leitschaufeln soll eine Vergrößerung der Leistungsdichte von Dampfturbinen erreicht werden. Ein wesentliches Arbeitsziel besteht in der Konstruktion und Auslegung einer hybriden, funktionsintegrierten Turbinenschaufel in belastungsgerechter FKV/Metall-Leichtbauweise. Zur Erzielung eines max. Leichtbaugrades wird die lasttragende Struktur der Turbinenschaufel aus hochfesten kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) hergestellt. Ein weiteres Arbeitsziel besteht in der wirtschaftlichen Fertigung der hybriden Leichtbau-Turbinenschaufel durch Harzinjektion der FKV-Struktur und Blechumformung in einem Prozessschritt. Mit Hilfe einer prozessintegrierten Herstellung im One-Shot-Verfahren soll eine wettbewerbsfähige Fertigung des innovativen Hochleistungsbauteils sichergestellt werden.
Ein daran anknüpfendes Arbeitsziel besteht in der effizienten Applikation abrasionsfester Verschleißschutzschichten auf funktionsintegrierten FKV-Turbinenschaufeln. Hierbei soll die Kombination des wirkmedienbasiert umgeformten Außenhautbleches mit einer nachträglichen partiellen Beschichtung untersucht werden. Entsprechend der personellen und anlagentechnischen Spezialisierung bearbeitet das IPM innerhalb des vorliegenden Forschungsvorhabens insbesondere das Themengebiet zur Untersuchung und Optimierung der neuartigen Leichtbauschaufeln im System Dampfturbine sowie Eruierung und Charakterisierung von Maßnahmen zur Beschichtung.
Das Projekt ist im Rahmen des Programms zur Stärkung der Transformationsdynamik und Aufbruch in den Revieren und an den Kohlekraftwerksstandorten „STARK“ gefördert durch das BMWi. Die Ergebnisse dienen der Erreichung der internationalen und nationalen Klimaschutzziele sowie der ökologisch nachhaltigen und ressourceneffizienten Strukturstärkung der vom Kohleausstieg betroffenen Regionen.
