Wolfgang-Hillen-Sommerschule 2023
Prof. Dr. Stefan Schafföner
Universität Bayreuth
Lehrstuhl Keramische Werkstoffe
Prof.-Rüdiger-Bormann-Str.
1
95447 Bayreuth
Prof. Dr. Dietmar Koch
Universität Augsburg
Lehrstuhl für Materials Engineering
Am Technologiezentrum 8
86159 Augsburg
E-Mail: dietmar.koch@mrm.uni-augsburg.de
Prof. Dr. Steven Nutt
University of Southern California
Department of Chemical
Engineering and Materials Science,
3651 Watt Way, VHE 604
Los Angeles, California 90089-0241, U.S.A.
e-mail: nutt@usc.edu
Verbundkeramiken – Leichte, effiziente und nachhaltige Materialien für die Luft- und Raumfahrt und daraus abgeleitete Anwendungen
9. - 16. September 2023 – Universität Bayreuth
Keramiken vereinen wichtige Vorteile wie eine hohe Härte, ein geringes Gewicht, lange Lebensdauer und Hochtemperaturbeständigkeit miteinander. Verstärkt man Keramiken mit Al2O3-, C und SiC-Fasern entstehen Verbundkeramiken (CMC = Ceramic Matrix Composites) mit einer sehr hohen Thermoschockbeständigkeit und geringen Sprödigkeit (Schadenstoleranz). Zuerst eingesetzt wurden Verbundkeramiken in der Raumfahrt als Hitzeschutzmaterial für das Space-Shuttle. Aktuell, als Ersatz für metallische Komponenten in Flugzeugen (Ni-Basislegierungen), sind Verbundkeramiken > 2/3 leichter und thermisch wesentlich höher belastbar. Turbinen in Flugzeugen können durch CMC-Komponenten mit einem um 10 % höheren Wirkungsgrad betrieben werden. Der Treibstoffverbrauch und die klimaschädlichen CO2-Emissionen werden um bis zu 20 % geringer und der Bedarf an Kühlluft sinkt um bis zu 35 %. Verbundkeramiken werden auch bereits in zivilen Anwendungen eingesetzt, in denen Feinstaubemissionen reduziert werden müssen und höchste thermomechanische Belastungen auftreten, wie bei der C/C-Flugzeugbremse und der keramischen C/C-SiC Hochleistungsbremse für PKW oder als Tragstruktur in Hochtemperaturprozessen (Oxidische CMC). An CMC wird aufgrund der vorteilhaften Eigenschaften zunehmend geforscht. In den USA gelang im letzten Jahrzehnt ein echter Durchbruch, in der Einführung von SiC/SiC-Komponenten in der Fluggasturbine. Deutschland ist führend im Bereich der oxidischen Verbundkeramiken, der C/C-SiC und auch C/C-Keramiken, hat aber deutlichen Aufholbedarf bei den SiC/SiC Materialien für die Flugzeuge.
Auf Basis komplementärer Kompetenzen der beteiligten Universitäten sollen Wissenslücken verkleinert und neue Forschungsgebiete erschlossen werden. Dazu findet die 7-tägige Sommerschule 2023 an der Universität Bayreuth statt – in Zusammenarbeit mit der University of Southern California und der Universität Augsburg. Es wird das Ziel verfolgt, die Teilnehmer auf den international neuesten Forschungsstand zum Thema CMC zu bringen. Um den Stand der Technik, Anwendungen und zukünftige Entwicklungsfelder den Teilnehmern zu vermitteln, sind neben Vortragenden der Universitäten, auch Referenten der Industrie eingeplant. Hervorzuheben sind die Teilnehmer der US-amerikanischen Industrie (Fa. General Electric Aviation, Fa. Pratt & Whitney), die den Teilnehmern der Sommerschule die einmalige Möglichkeit geben, direkt mit den weltweit führenden Turbinenherstellern und CMC-Materialherstellern in Kontakt zu treten bzw. sich zu vernetzen. Die Vorträge werden in Präsenz und zusätzlich Online angeboten, um die Reichweite zu erhöhen und Covid-19 Restriktionen vorzubeugen. Vor Ort besteht die Möglichkeit praktische Fertigkeiten zu Herstellung von Verbundkeramiken demonstriert zu bekommen und selbst Erfahrungen im Labor und an Hochtemperaturanlagen zu sammeln. Höhepunkt ist eine geplante Exkursion zur Ariane Group und zu MTU Aero Engines. Zum Abschluss erhalten die Teilnehmer eine Teilnahmebestätigung bzw. Zertifikat.
Um die Zusammenarbeit der Universitäten aus Kalifornien und Bayern fortzusetzen, ist eine Summer School 2024 in Los Angeles an der USC geplant, von der auch die University of California Santa Barbara (UCSB) profitieren wird. Weitere Firmen aus Kalifornien, wie z.B. Boeing Space & Defence und Rolls Royce werden 2024 zur Summer School eingeladen.
Mehr Informationen hier: https://www.cme-keramik.uni-bayreuth.de.