Am 5. Mai erhielt unser Netzwerk ZENIT-Mitglied MK Technology aus Grafschaft / Bonn in der Kategorie Unternehmen den Innovationspreis des Landes Rheinland-Pfalz. Ausgezeichnet wurde der Produzent von Spezialanlagen für den Kunststoff- und Metallfeinguss im Bereich Rapid Prototyping und Rapid Production für den Hochtemperatur-Prüfstand TTB, der Turbinenschaufeln für Flugzeugtriebwerke bei Betriebstemperaturen von bis zu 1.700°C testet. Dank einer kaskadenförmigen Filmkühlung und einem komplexen 3D-Druck-Verfahren, das bisher unmöglich erschien, können verbesserte Teile jetzt effektiver und in deren Betrieb CO2-sparsamer gebaut werden.
Hochtemperatur Prüfstand TTB für 1.700 °C und Mach 0,8
Wie werden Flugzeugturbinen entwickelt und wie optimiert man sie bezüglich Lärmemission und Verbrauch? Hierfür ist neben einer Überarbeitung der Brennkammer eine Verbesserung der Turbinenschaufel sehr wichtig, Für eine bessere Leistungsdichte müssen sie deutlich höhere Temperaturen aushalten, die teilweise über dem Schmelzpunkt ihres Werkstoffes liegen. Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Temperaturfestigkeit weiter anzuheben:
1. Geometrie der Schaufel
2. Innenkühlung
3. Oberflächenbeschichtung, z.B. mit Keramik
Da man derart modifizierte Teile schlecht im fliegenden Gerät erproben kann, benötigt man hierfür spezielle Prüfstände.
MK Technology hat solche Anlagen entwickelt und zur Serienreife gebracht. Das Besondere an der Anlage: Sie kann in Bereichen testen, die bisher unmöglich schienen. Max. 1.700 °C bei einer Flammaustrittsgeschwindigkeit von Mach 0,8 würde jeden konventionellen Teststand innerhalb kürzester Zeit zerstören. Deshalb wurde die Brennkammer aus dem hitzebeständigsten Material hergestellt, das es heute gibt: HasteloyX, mit einer Hochtemperaturfestigkeit von bis zu 900 °C.
Um Betriebstemperaturen von bis zu 1.700 °C zu erreichen, ohne daß die Brennkammer schmilzt, musste eine kaskadenförmige Filmkühlung entwickelt werden, die aus hunderten Mikrodüsen austritt und sich wie ein Schutzfilm von innen an die Brennkammer anlegt. Wegen der sehr komplexen Innenstruktur konnten diese sogenannten Liner nur im 3D-Druck hergestellt werden – zusätzlich wurde die Oberfläche keramisch beschichtet. Dank dieser Maßnahmen kann jetzt mit dieser Anlage unter Bedingungen getestet werden, die weltweit von keinem anderen Teststand erreicht werden.
Die Materialproben bzw. Turbinenschaufeln werden für den Test in einen Probenhalter eingespannt, der rotiert und auch Zentrifugalkräfte nachahmt. Zusätzliche Salzeinspritzung und Beaufschlagung mit kalter Luft simulieren härteste Einsatzbedingungen. Die neue Technik wird mit dazu beitragen, Flugzeugtriebwerke zukünftig leiser, effektiver und sparsamer zu machen.
Quellen: MK Technology GmbH, Innovationspreis Rheinland-Pfalz
MK-Technology-Geschäftsführer Michael Kügelgen mit dem kaufmännischen Leiter Christoph Pannes und Wirtschaftsministerin Daniela Schmitt bei der Preisverleihung. Foto: ©MWVLW-RLP / Reiner Voß
Webseite MK Technology GmbH
Video zur Innovation
Informationen zur Preisverleihung