Showcase 3. November 2016

Composite Annulus Filler für Rolls-Royce Strahltriebwerke

Zusammen mit FACC hat das IWK für die nächste Generation Flugzeugtriebwerke von Rolls-Royce ein Turbinenbauteil als Metallersatz entwickelt. Das neue Bauteil trägt zur Gewichtsreduktion bei, verbessert die Sicherheit und ist trotzdem sehr kosteneffizient in der Herstellung.

Im Rahmen des EU-Forschungsprogrammes „Clean Sky“ (Framework Programme 7 der Europäischen Union) entwickelte das IWK zusammen mit FACC (A) und Rolls-Royce (UK) einen neuartigen „Annulus Filler“ für Strahltriebwerke. Dieses Bauteil füllt den Raum aus, der zwischen den einzelnen Turbinenschaufeln besteht, und sorgt für eine optimale Aerodynamik. Das IWK begleitete die komplette Entwicklung von Bauteilauslegung, Prozessdesign und Werkzeuginbetriebnahme.

Um Gewicht zu sparen und die Folgen eines Schadensfalles zu minimieren, soll ein Composite-Bauteil das bisherige aus Aluminium ersetzen. Die reduzierte Masse sorgt für eine geringere Belastung der Fan Disk (auf welcher der Filler verankert ist) und führt somit zu Material-, Kosten- und Energieeinsparungen. Sollte sich ein Filler während des Betriebs der Turbine lösen, wird – im Gegensatz zur Aluminium-Variante – die restliche Struktur nur marginal beschädigt.

Aus mehreren Designvarianten wurde basierend auf diversen Randbedingungen und einer komplexen Bewertung die vielversprechendste ausgewählt. Nach umfangreichen Optimierungen mittels Finite Elemente Methoden wurde das Bauteil bei FACC hergestellt. Nach Versuchen auf dem Prüfstand erfolgte am 14. Oktober 2014 die erste Flugerprobung im Demonstrator-Triebwerk «ALPS» einer Boeing 747-200 von Rolls-Royce in Tucson (Arizona, USA).

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Dienstleistungsgruppen:
Forschung und Entwicklung
    Materialentwicklung

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Prof. Dr. Gion Andrea Barandun

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