Das Projekt "Teilvorhaben: Ermittlung des Einflusses von Dross auf die Bauteilauslegung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siempelkamp Gießerei GmbH durchgeführt. Großgussbauteile aus Sphäroguss (GJS) bieten für die Windkraftindustrie durch hohe gestalterische Freiräume und den geringen Fertigungsaufwand unverzichtbare Vorteile. Die stetige Leistungssteigerung erfordert eine erhöhte Werkstoffausnutzung und stellt hohe Anforderungen an die Kenntnisse des zyklischen Werkstoffverhaltens. Dies erfordert die zuverlässige Bewertung unvermeidbarer Verunreinigungen (Dross) im Großguss. Da Dross verfahrenstechnisch schwer beeinflussbar ist, wird er bisher in Materialzugaben 'aufgefangen', die nach dem Erstarren abzutragen sind. Dross ist an schwer zugänglichen Stellen oft nur händisch entfernbar und stellt somit eine enorme Belastung für die Mitarbeiter dar. Dies kostet Ressourcen und behindert die Energieeffizienzsteigerungen. Bei Dross unterhalb der Zugabe, erfolgt ein Abarbeiten auf Untermaß, da ein gesicherter Bauteilfestigkeitsnachweis für Dross nicht durchführbar ist. Zur Bauteilfreigabe sind dann Nachweise der Unterwandstärke erforderlich. Im Projekt 'unverDROSSen' soll Dross durch die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung (ZfP) an dickwandigen Bauteilen aus Sphäroguss EN-GJS-400 eindeutig beschrieben werden. Zur Ableitung von Dross-Festigkeitsklassen, werden für unterschiedliche Drossausprägungen statische und zyklische Festigkeiten ermittelt, um das Werkstoffverhalten von Dross für eine numerische Beanspruchbarkeitsanalyse aufzubereiten. Es folgt die Erstellung eines Prüf- und Auslegungskonzeptes zur späteren Praxisanwendung und die Überführung der Ergebnisse in Richtlinien und Normen. Dazu ist Dross mit etablierten und innovativen ZfP-Verfahren in seinen Erscheinungsformen zu charakterisieren. Bestehende ZfP-Verfahren sind weiterzuentwickeln und ggf. neue Verfahren aus der Forschung in die Praxis zu überführen. Die Zyklischen Eigenschaften der verschiedenen Ausprägungsformen sind zu ermitteln.
Das Projekt "Teilvorhaben: Dickwandguss" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HegerGuss GmbH - Werksleitung durchgeführt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen ein Verfahren und ein Messsystem entwickelt werden, welche es ermöglichen, schon während des Schmelzprozesses zu erkennen, ob das Gussstück aus dieser Schmelze das geforderte hohe Qualitätsniveau erreichen wird. Wenn es Anzeichen gibt, dass dies nicht der Fall ist, sollen dem Schmelzer Lösungswege zur Verbesserung der Schmelzqualität aufgezeigt werden. Dadurch sollen Gussstücke mit höchster und gleichbleibender Qualität erzeugt und Ausschuss/Nacharbeit dieser teuren Bauteile minimiert werden. Die Fa. HegerGuss befasst sich mit dem Abguss dickwandiger Sphärogussstücke, die für die Thermoanalyse, Sauerstoffaktivmessung, QuiK-Cup-Proben-Analyse und spektrometrischen Untersuchungen nötig sind. Von besonderem Interesse ist dabei die Schmelzbehandlung mit Wismut (Bi) oder Antimon (Sb). Durch die Zugabe dieser Legierungselemente in die Schmelze kann die Graphitausbildung je nach Gehalt und Legierungselement positiv oder negativ beeinflusst werden.
Das Projekt "HyConCast: Hybride Substruktur aus hochfestem Beton und Sphäroguss für Offshore-Windenergieanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SSF Ingenieure AG, Fachbereich Anwendungsentwicklung durchgeführt. Ziel des beantragten Forschungsprojekts ist die Entwicklung einer völlig neuartigen Substruktur für OWEA für Wassertiefen von 40 bis 50 m und Anlagenleistungen von 6 bis 8 MW. Das innovative Konzept beruht auf der Verbindung von großformatigen, dünnwandigen Sphärogussknoten mit ultrahochfesten, leichten Betonfertigteilrohren zu einer den Umwelt- und Nutzungsbedingungen angepassten, wirtschaftlichen und gleichzeitig robusten Tragstruktur. Das maßgebliche Entwurfsziel ist eine Konstruktion, die zum Einen die Eigenschaften ihrer eingesetzten Materialien optimal ausnutzt, zum Anderen die gesamte Prozesskette von der Herstellung der Einzelkomponenten über den Landtransport, die Vormontage, den Offshore-Transport, die Installation und Komplettierung bis hin zum Betrieb der fertigen Tragstruktur von Beginn an berücksichtigt, um eine hohe Kosteneffizienz zu gewährleisten. Die Projektlaufzeit beträgt 36 Monate. Das Projekt ist in drei Arbeitspakete unterteilt. Inhalt des ersten Arbeitspakets ist die Festlegung der Design-Kriterien der hybriden Substruktur und der Basisstruktur. Zur Bewertung der Ergebnisse des APs findet im Anschluss ein öffentlicher Screening-Workshop statt. Im zweiten Arbeitspaket werden an der Basisstruktur numerische Lastsimulationen und Strukturuntersuchungen vorgenommen. Diese werden durch kleinmaßstäbliche Vorversuche ergänzt. Das letzte Arbeitspaket besteht aus teilweise großformatigen Versuchen zur Absicherung der Auslegung der Basisstruktur.
Das Projekt "HyConCast: Hybride Substruktur aus hochfestem Beton und Sphäroguss für Offshore-Windenergieanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von grbv Ingenieure im Bauwesen GmbH & Co. KG durchgeführt. Substrukturen für Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) werden derzeit bei zunehmenden Wassertiefen vornehmlich in Form von aufgelösten, geschweißten Stahlkonstruktionen ausgeführt. Die Stahlbauweise weist jedoch gegenüber der Betonbauweise große Nachteile hinsichtlich der Herstellungs- und Instandhaltungskosten, der Errichtungszeit, der Abhängigkeit von der Weltmarktpreisentwicklung sowie auch hinsichtlich der Dauerhaftigkeit auf. Andererseits sind der Stahlbau und insbesondere Gussbauteile der Betonbauweise in der Ausbildung mehraxial hoch belasteter Knotenstrukturen überlegen. Die Kombination dieser beiden Bauweisen ist deshalb der Schlüssel zu extrem wirtschaftlichen und dauerhaften Substrukturen. Das Gesamtziel des beantragten Vorhabens ist die Beurteilung der Machbarkeit, der Anwendungsmöglichkeiten und -grenzen sowie die Schaffung der erforderlichen Grundlagen für die Planung, Bemessung und Errichtung von hybriden Substrukturen aus Beton- und Gussbauteilen unter Beachtung ökologischer und ökonomischer Aspekte. Für die Substruktur werden Transport- und Installationskonzepte entwickelt. Die Gefahr der Kolkbildung der am Meeresgrund installierten Substruktur wird analysiert und das Tragverhalten der installierten Bauteile und Verbindungen wird anhand von numerischen Modellen in unterschiedlichen Detailierungsstufen untersucht, die anhand von Bauteilversuchen zu entwickeln und zu implementieren sind.
Das Projekt "HyConCast: Hybride Substruktur aus hochfestem Beton und Sphäroguss für Offshore-Windenergieanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siempelkamp Gießerei GmbH durchgeführt. Das Gesamtziel des beantragten Vorhabens ist die Beurteilung der Machbarkeit, der Anwendungsmöglichkeiten und -grenzen sowie die Schaffung der erforderlichen Grundlagen für die Planung, Bemessung und Errichtung von hybriden Substrukturen aus Beton- und Gussbauteilen unter Beachtung ökologischer und ökonomischer Aspekte. Für die Substruktur werden Transport- und Installationskonzepte entwickelt. Die Gefahr der Kolkbildung der am Meeresgrund installierten Substruktur wird analysiert und das Tragverhalten der installierten Bauteile und Verbindungen wird anhand von numerischen Modellen in unterschiedlichen Detailierungsstufen untersucht, die anhand von Bauteilversuchen zu entwickeln und zu implementieren sind. In der ersten Projektphase werden Randbedingungen erarbeitet und ein Basic Layout für die Hybrid-OWEA-Gründungsstruktur entwickelt. Im zweiten Projektabschnitt werden die Hybridverbindung zwischen Beton und GJS versuchstechnisch untersucht, Materialmodelle abgeleitet und detaillierte Simulationen durchgeführt. Im abschließenden Projektabschnitt werden großmaßstäbliche Versuche im Maßstab 1:2 durchgeführt und das finale Layout konstruktiv detailliert.
Das Projekt "HyConCast: Hybride Substruktur aus hochfestem Beton und Sphäroguss für Offshore-Windenergieanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max Bögl Bauservice GmbH und Co. KG durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung einer völlig neuartigen Substruktur für OWEA für große Wassertiefen und große Anlagen (Leistungsklasse größer als 6 MW). Das innovative Konzept beruht auf der Verbindung von großformatigen, dünnwandigen Sphärogussknoten mit ultrahochfesten, leichten Betonrohren zu einer den Umwelt- und Nutzungsbedingungen angepassten, wirtschaftlichen und gleichzeitig robusten Tragstruktur. Das maßgebliche Entwurfsziel ist eine Konstruktion, die zum Einen die Eigenschaften ihrer eingesetzten Materialien optimal ausnutzt, zum Anderen die gesamte Prozesskette von der Herstellung der Einzelkomponenten über den Landtransport, die Vormontage, den Offshore-Transport, die Installation und Komplettierung bis hin zum Betrieb der fertigen Tragstruktur von Beginn an berücksichtigt, um eine hohe Kosteneffizienz zu gewährleisten. Das Projekt ist in drei Arbeitspakete (AP) unterteilt. Im ersten Abschnitt, werden auf Grundlage der Expertise der Verbundpartner spezifische Voruntersuchungen an der vorliegenden Entwurfsvariante vorgenommen und es wird eine Basisstruktur und -technologie für die weiteren Untersuchungen erarbeitet. Dieses AP wird durch einen Screening-Workshop abgeschlossen. Das zweite Paket beinhaltet numerische Strukturuntersuchungen und Vorversuche. Im dritten AP werden maßgebende Untersuchungsbereiche der Basisstruktur und insb. deren Verbindungselemente hochaufgelöst numerisch betrachtet und in großmaßstäblichen Versuchen experimentell untersucht.
Das Projekt "HyConCast: Hybride Substruktur aus hochfestem Beton und Sphäroguss für Offshore-Windenergieanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Massivbau durchgeführt. Substrukturen für Offshore-Windenergieanlagen werden derzeit bei zunehmenden Wassertiefen vornehmlich in Form von aufgelösten, geschweißten Stahlkonstruktionen ausgeführt. Die Stahlbauweise weist jedoch gegenüber der Betonbauweise große Nachteile hinsichtlich der Herstellungs- und Instandhaltungskosten, der Errichtungszeit, der Abhängigkeit von der Weltmarktpreisentwicklung sowie auch hinsichtlich der Dauerhaftigkeit auf. Andererseits sind der Stahlbau und insbesondere Gussbauteile der Betonbauweise in der Ausbildung mehraxial hoch belasteter Knotenstrukturen überlegen. Die Kombination dieser beiden Bauweisen ist deshalb der Schlüssel zu extrem wirtschaftlichen und dauerhaften Substrukturen. Das Forschungsvorhaben 'HyConCast - Hybride Substruktur aus hochfestem Beton und Sphäroguss für Offshore-Windenergieanlagen' beschäftigt sich mit der Entwicklung einer neuartigen, hybriden Substruktur für Offshore-Windenergieanlagen. Das innovative Konzept beruht auf der Verbindung von großformatigen, dünnwandigen Sphärogussknoten mit hochfesten, leichten Betonfertigteilrohren zu einer den Umwelt- und Nutzungsbedingungen angepassten, wirtschaftlichen und gleichzeitig robusten Tragstruktur. An dem Forschungsvorhaben sind Institute der Leibniz Universität Hannover, Wirtschaftsunternehmen und Ingenieurbüros beteiligt. Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert. Das Gesamtziel des Vorhabens ist die Beurteilung der Machbarkeit, der Anwendungsmöglichkeiten und -grenzen sowie die Schaffung der erforderlichen Grundlagen für die Planung, Bemessung und Errichtung von hybriden Substrukturen aus Beton- und Gussbauteilen unter Beachtung ökologischer und ökonomischer Randbedingungen. Für die Substruktur werden Transport- und Installationskonzepte entwickelt, die Gefahr der Kolkbildung der am Meeresgrund installierten Substruktur wird analysiert und das Tragverhalten der installierten Bauteile und Verbindungen wird anhand von numerischen und physikalischen Modellen in unterschiedlichen Detaillierungsstufen untersucht. Sphäroguss, ein Gusseisen mit eingelagertem Kugelgraphit, besitzt stahlähnliche mechanische Eigenschaften, bei deutlich besserer Herstellbarkeit und erhöhter Korrosionsbeständigkeit als Stahlguss. Mit diesem Werkstoff lassen sich großformatige Knotenstrukturen mit geringen, dem Kraftverlauf optimal angepassten Wanddicken gießen. Durch diese großen Gestaltungsmöglichkeiten erreichen Gussknoten wesentlich höhere Betriebsfestigkeiten als großformatige Stahl-Schweiß-Bauteile. Die vornehmlich auf mehraxiale Biegung beanspruchten Knoten werden mit kostengünstigen, dünnwandigen Betonfertigteilrohren aus hochfesten (HPC) oder ultrahochfestem Beton (UHPC) in den weniger beanspruchten Bereichen der Struktur verbunden, mit normalfestem Massenbeton ausbetoniert, zu ihrer Endposition manövriert und vor Ort ausgerichtet und abgesenkt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Thermische Analyse des Erstarrungsprozesses von Gussteilen sowie deren mikrostrukturelle und mechanische Charakterisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Werkstoffwissenschaft (IfWW), Professur für Werkstofftechnik durchgeführt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen ein Verfahren und ein Messsystem entwickelt werden, welche es ermöglichen, schon während des Schmelzprozesses zu erkennen, ob das Gussstück aus dieser Schmelze das geforderte hohe Qualitätsniveau erreichen wird. Bei gegenteiligen Anzeichen sollen dem Schmelzer Lösungswege zur Verbesserung der Schmelzqualität aufgezeigt werden. Dadurch sollen Gussstücke mit höchster und gleichbleibender Qualität erzeugt und Ausschuss beziehungsweise Nacharbeit dieser teuren Bauteile minimiert werden.
Das Projekt "Entwicklung eines innovativen, verzweigten Antriebsstrangs einer Windkraftanlage für den optimalen Offshore-Betrieb" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leitung Auftragsmanagement VBW BU Mechanische Großanlagen durchgeführt. Ziel des Vorhabens war die Entwicklung eines Antriebsstrangs für Offshore-WEA's mit einer Nennleistung von mehr als 6 MW. Darüberhinaus sollte das leistungsspezifische Gewicht um 20% gesenkt und eine Verbesserung der Zuverlässigkeit erreicht werden. Dadurch wird ein Beitrag zum Ausbau der erneuerbaren Energien, zur Wettbewerbsfähigkeit von offshore Windenergie und zur Schonung natürlicher Ressourcen geleistet werden. Die Konzeptionsphase gliederte sich in 4 Themenschwerpunkte: Konzeption des Antriebsstrangs: Gegenüberstellung zweier Konzeptalternativen, Detaillierung der technologisch und ökonomisch erfolgversprechenderen Alternative Strukturwerkstoffe zur Gewichtsreduzierung Condition Monitoring Korrosionsschutz Nach positiven Ergebnissen wird der Bau eines Prototypen angestrebt.
Das Projekt "Entwicklung einer warmfesten GJS-Gusseisenlegierung zur Herstellung dickwandiger Gussstücke für höchste Anwendungstemperaturen größer gleich 500 Grad Celsius" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Metallurgie, Arbeitsgruppe Gießereitechnik durchgeführt. Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Eisengusswerkstoffs EN-GJS mit hoher Warmfestigkeit bei Temperaturen größer als 500 Grad Celsius zur Herstellung dickwandiger großvolumiger Gussstücke für Anwendungen im Gas- und Dampfturbinenbau. Dazu ist vorgesehen, an der TU Clausthal Laborschmelzen zu gießen, um den Einfluss von Legierungs- und Spurenelementen sowie von Impfmittelmenge, Impfmittel und Impfprozess auf die Warmfestigkeit der Gusseisenlegierungen zu untersuchen. Zusätzlich soll in ausgewählten Fällen eine Wärmebehandlung durchgeführt werden, um die Auswirkungen verschiedener Prozessparameter auf Gefüge und Eigenschaften zu prüfen. Die Gefüge der Gusswerkstoffe werden untersucht und mit den mechanischen Eigenschaften korreliert. Um den Probenaufwand gering zu halten, wird die statistische Versuchsplanung eingesetzt. Weiterhin werden die Gefüge der industriell hergestellten Schmelzen für Probekörper und Bauteil mit denen der im Laborbetrieb erzeugten verglichen. Die Ergebnisse dienen der Auslegung von warmfesten GJS-Bauteilen. Durch diese Entwicklung sollen thermisch hochbelastete Gussstücke im Großgussbereich unter verringertem Energie- und Rohstoffaufwand hergestellt werden können.
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