Das Projekt "Teil LBF" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Standort Kranichstein durchgeführt. Für die tragenden Bauteile von Windkraftanlagen kommen nur Werkstoffe mit einer hohen Wechselfestigkeit und Zuverlässigkeit in Frage. Deswegen und aufgrund der nahezu unbegrenzten konstruktiven Freiheiten sind schon heute ca. 30 % des Gondelgewichts aus duktilem Gusseisen. Besonders in der Offshore-Windenergie sind aufgrund der hohen Risiken Neuentwicklungen ohne Zertifizierung nicht durchsetzbar. Im vorliegenden Projekt wurde auf Basis des bewährten Sphäroguss ein höherfester Werkstoff entwickelt und untersucht. Für die Zertifizierung durch den Germanischen Lloyd wurden umfangreiche Versuchsreihen durchgeführt und zusätzlich ein bruchmechanisches Sicherheitskonzept erarbeitet.
Das Projekt "Entwicklung eines neuen keramischen Wandbaustoffes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Verein zur Förderung von Innovationen in der Keramik, Keramik-Institut durchgeführt. Ziel: Entwicklung eines keramischen Materials als Wandbaustoff auf der Basis hochporoeser Ziegelmaterialien (Werkstoffentwicklung/Verfahrensentwicklung). Aufgaben: Realisierung einer extrem geringen Waermeleitfaehigkeit des Werkstoffes (Lambda kleiner als 0,14 W/mK) bei ausreichend hoher Festigkeit (Delta groesser als 2,0 Mpa). Ergebnisse: Kennwerte des neuen Werkstoffes: Rohdichte = 400-600 Kg/mhoch3, Waermeleitfaehigkeit = 0,10 - 0,15 W/mK, Druckfestigkeit = 1,5 - 4,0 Mpa. Das Material laesst sich mit einer entsprechenden Ausruestung industriell herstellen. Die Herstellungstechnologie (insbesondere Aufbereitung, Formgebung) wurde mit einer Pilotanlage erprobt und die Machbarkeit nachgewiesen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Werkstoffentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden e.V. durchgeführt. Das geplante Forschungsvorhaben schliesst an die Entwicklung eines neuartigen dispersionsgehaerteten Bleiwerkstoffes fuer Elektrodengitter von Bleibatterien an, der eine wesentliche Erhoehung der Energiedichte ermoeglicht. Ziel ist eine signifikante Gewichtsverminderung von Starter- und Traktionsbatterien fuer Kraftfahrzeuge. Der galvanoplastisch hergestellte Werkstoff kann gekoppelt mit einem Recyclingprozess unter Einsatz von Batterieschrott wirtschaftlich und umweltvertraeglich gefertigt werden. Die notwendige Haertung wird durch den Einsatz metallischer oder inerter Dispersoide erreicht. Mit Hilfe von 'concurrent engineering' sollen alle fertigungs- und batterietechnischen Anforderungen sowie werkstofftechnischen Moeglichkeiten aufeinander abgestimmt werden. Inzwischen liegen aussichtsreiche Ergebnisse von Korrosionsuntersuchungen und Zellentests vor, die den umweltfreundlicheren Betrieb von Electro- und Hybridmotor-getriebenen Kraftfahrzeugen erwarten lassen.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Technologische und Werkstoffentwicklung im industriellen Massstab" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Schunk Kohlenstofftechnik GmbH durchgeführt. Im Rahmen des vorliegenden Verbundprojektes werden Siliciumcarbidwerkstoffe aus einheimischen nachwachsenden Rohstoffen wie Flachs- oder Hanffasern entwickelt. Ziel des Vorhabens ist die Herstellung einer 'duktileren' SiSiC-Keramik über eine CIC-Route unter Erhalt der von der Natur vorgegebenen Mikrostruktur im nachwachsenden Rohstoff. Die SiC-Werkstoffe sollen als Lagerwerkstoffe für Pumpen, als Friktionswerkstoffe für Bremsenmaterialien und als Konstruktionswerkstoffe für lasttragende Bauteile optimiert werden. Die Technologie- und Werkstoffentwicklung im industriellen Maßstab wird auf Parameteroptimierungen für die Temperaturbehandlungsprozesse wie Pyrolyse, Carbonisierung und Graphitierung basieren. Die Formgebungsverfahren und die dafür erforderliche Zusammensetzung der Ausgangswerkstoffe sollen bauteilabhängig untersucht und optimiert werden. Für die Reaktionssilizierung der CIC-Zwischenprodukte werden seitens SKT Standardverfahren eingesetzt, welche für den jeweiligen Anwendungsfall optimiert werden sollen. Die Werkstoff- und Bauteilentwicklung beinhaltet fertigungsbegleitende QS-Maßnahmen.Naturfaser-Rohstoffe unterschiedlicher Art und Provenienz wurden analysiert und deren werkstofftechnische und produktionstechnische Potenziale bei der Konversion zu Kohlenstoff- und Siliciumcarbid-Werkstoffen aufgezeigt. Am Modellsystem Flachs wurden Grundlagen der Konversion und der Gefügegestaltung biogener Si-SiC-C-Werkstoffe erarbeitet und hinsichtlich ihrer Eignung für Lagerwerkstoffe getestet. Die entwickelten biogenen Keramikwerkstoffe sind durch spezielle Verbundstrukturen ausgezeichnet und erreichen das Eigenschaftsniveau kommerziell verfügbarer Vergleichswerkstoffe. Eine vollständige Prozesskette vom nachwachsenden Rohstoff bis zum mechanisch, thermisch und korrosiv hoch belastbaren Gleit- und Friktionswerkstoff wurde erarbeitet. Die Fertigungslinie wurde für spezielle Einsatzmuster bis zum prototypischen Bauteil (prototypische Elemente für pumpenspezifische Radial- und Axiallager) geführt. Positiv zu bewertende Ergebnisse von Eigenschaftsprüfungen und Anwendungstests liegen aus den Untersuchungen im Verbund vor. Auslagerungstest und Einsatzuntersuchungen für Anwendungen in keramischen Lagern bestätigen neben einer Stabilität in sauren Umgebungsmedien die für Si-SiC-Werkstoffe typische Anfälligkeit unter alkalischen und hydrothermalen Bedingungen. Werkstofftechnische Verbundstrukturen zur Vermeidung dieser korrosiven Schädigungen wurden angearbeitet. Die Übertragbarkeit auf großtechnische Prozesse wurde im Teilvorhaben 2 nachgewiesen. Mit dem erreichten Entwicklungsstand werden Grundaussagen zu den werkstofftechnischen und technologischen Möglichkeiten dieser neuen biogenen Werkstoffe bereit gestellt sowie Ansatzpunkte für eine mikrostrukturelle Nutzung der hierarchischen pflanzlichen Verbundstrukturen aufgezeigt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung eines Carbon Nanotube Keramik Verbundwerkstoffes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Technologie-Entwicklungsgruppe durchgeführt. Das Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung und Herstellung von keramischen Werkstoffen mit Carbon Nanotubes, um bestehende Materialparameter zu verbessern und Widerstandsheizsysteme aus keramischen Verbundmaterialien für Temperaturen bis 400 Grad C aufzubauen. Neben der Materialentwicklung gehört vor allem die Entwicklung geeigneter Herstellungsverfahren und Verarbeitungsparameter zum Gesamtziel. Im Projekt werden zunächst die Anforderungen an den Verbundwerkstoff hinsichtlich elektrischer Eigenschaften, mechanischer Eigenschaften, Verarbeitungsmethode und Geometrie evaluiert. Nach einer Literaturrecherche und Bewertung werden die bevorzugten Materialpaarungen in Versuchsreihen hergestellt. Es werden dreidimensionale Strukturen aus CNT-Keramiken aufgebaut. Zusätzlich werden für die jeweilige Anwendung relevante Fragen wie Kontaktierung, Wärmeausdehnungskoeffizient, Gleichförmigkeit der Temperaturverteilung, mechanische Festigkeit, Medienbeständigkeit u.v.a. in Folgeprojekten bearbeitet werden. Die Ergebnisse des Projektes sollen wissenschaftlich verwertet werden, um die Reputation der Fraunhofer Gesellschaft zu erhöhen.