Pilotanlage für hochfeste Fasern

  • 28. July 2017

Keramische, hitzebeständige Fasermaterialien für Luftfahrt und Energietechnik. 

Am Fraun­hofer-Zentrum für Hoch­temperatur-Leichtbau HTL in Bayreuth entsteht eine europa­weit einzig­artige Faserpilot­­anlage. Der erste Spaten­stich erfolgte Mitte dieser Woche mit zahl­reichen Gästen aus Politik, Wirtschaft und Industrie. Mit der Faser­pilot­anlage werden keramische Verstärkungs­fasern hergestellt, die für neue Hochleistungs­werkstoffe benötigt werden. Die Inbetrieb­nahme ist für Anfang 2019 geplant.

Abb.: Am Fraunhofer-Zentrum für Hochtemperatur-Leichtbau HTL in Bayreuth entsteht derzeit eine europaweit einzigartige Pilotanlage zur Herstellung keramischer Verstärkungsfasern. (Bild: ksg architekten und stadtplaner)

Abb.: Am Fraunhofer-Zentrum für Hochtemperatur-Leichtbau HTL in Bayreuth entsteht derzeit eine europaweit einzigartige Pilotanlage zur Herstellung keramischer Verstärkungsfasern. (Bild: ksg architekten und stadtplaner)

Forschungs­schwerpunkt des Zentrums HTL ist die Energie­effizienz von indus­triellen Wärme­prozessen. Gerade vor dem Hinter­grund des auf der UN-Klima­konferenz 2015 in Paris formu­lierten Klima­abkommens sind neue Techno­logien, mit denen Wärme­prozesse nach­haltiger gestaltet werden können, dring­licher denn je. Hoch­temperatur­beständige Werkstoffe spielen dabei eine Schlüssel­rolle. Bei Tempera­turen weit über 1000°C sind die Einsatz­möglichkeiten von metal­lischen Werk­stoffen aus­gereizt. Herkömm­liche Keramiken, die wesentlich temperatur­beständiger sind, können jedoch häufig wegen ihrer Sprödig­keit nicht verwendet werden. Hier kommen die kera­mischen Verstärkungs­fasern ins Spiel. Durch den Einbau solcher Fasern entstehen Faser­verbundwerk­stoffe mit quasi-duktilen Eigen­schaften, die etwa in energie­effizienten Gas­turbinen eingesetzt werden sollen.

„Das Fraun­hofer-Zentrum für Hoch­temperatur-Leichtbau HTL trägt mit seiner Forschungs­arbeit entscheidend zur Opti­mierung von Hochtemperatur­prozessen im Rahmen der Energie­effizienz bei. Gemeinsam mit den Industrie­partnern hat das Zentrum HTL dabei eine einzig­artige Expertise bei der Her­stellung qualitativ hoch­wertiger Silicium­carbid-Fasern aufgebaut. Das ermög­licht es, eine völlig neue Generation von Bauteilen für Luftfahrt, Energie- und Wärme­technik zu produ­zieren“, so Bayerns Wirtschafts­ministerin Ilse Aigner in ihrem Grußwort. „Mit der neuen Faserpilot­anlage macht sich Deutschland unabhängig vom weltweiten Markt, zumal die außer­europäischen Hersteller keramische Fasern nur zu sehr hohen Preisen und vorwiegend für den eigenen Bedarf pro­duzieren”, ergänzt Gerhard Sextl, Leiter des Mutter­instituts Fraunhofer ISC in Würzburg.

“Bei der Planung und dem Betrieb der Anlage besteht eine enge Kooperation zu unseren Industrie­partnern, damit die Fasern rasch in neue Produkte umgesetzt werden“, erläutert Friedrich Raether, Leiter des Fraunhofer-Zentrums HTL in Bayreuth. Ein wichtiger Partner für das Zentrum HTL ist die Firma BJS Ceramics GmbH aus Gersthofen. Mit BJS erfolgt die Entwicklung von Fasern aus Silicium­carbid – bisher noch im Technikums­maßstab. Silicium­carbid-Fasern können bei extrem hohen Temperaturen eingesetzt werden und sind deshalb stark nachgefragt. Auch die Liste der Verarbeiter und Endan­wender, die an den herge­stellten Fasern interessiert sind, ist lang. Die Firma MTU möchte beispiels­weise aus den Fasern herge­stellte Bauteile in umwelt­freundlichen Fluggas­turbinen einsetzen.

Die Pilot­anlage eröffnet die Möglich­keit, Keramik­fasern in Mengen von einigen Tonnen pro Jahr herzu­stellen und damit Bauteile aus Faser­verbundwerk­stoffen für die Luftfahrt, Energie- und Wärme­technik zu quali­fizieren. Neben den schon bekannten Keramik­fasern wird das HTL auch neue Faser­typen entwickeln, deren maximale Einsatz­temperatur sogar noch über die der bis­herigen Fasern hinaus­geht. Den Kernbereich bildet eine bis zu elf Meter hohe Technikums­halle, in der die Spinntürme und die Fertigungs­linien aufgestellt werden. Geplant sind zwei Fertigungs­linien: jeweils eine für oxidische und eine für nicht­oxidische keramische Verstärkungs­fasern. Anfang 2019 soll der Betrieb an der Faser­pilotanlage aufge­nommen werden.

Fh.-ISC / JOL

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