Werkstoffe für Motoren und Antriebssysteme: Luftstrahlantriebe, extreme Anforderungen an besondere Materialien

Dozent / Ansprechpartner

J. Eßlinger / Y. Jahn

Inhalt

Fliegende Triebwerke nehmen hinsichtlich der Anforderungen an die verwendeten Werkstoffe eine Sonderrolle ein. Diese begründet sich u.a. in der Kombination extremer Belastungen verschiedener Art mit sehr hohen Sicherheitsvorschriften. Es wird dargestellt, zur Wahl welcher besonderen Werkstoffe diese Umstände führen, welche Charakteristika die Materialien in Eigenschaft und Herstellung kennzeichnen und welche spezifischen Kenntnisse mit welchen Mitteln bereitzustellen sind. Basierend auf aktuellen Trends der Triebwerksbranche werden laufende und zukünftige Neuentwicklungen im Werkstoffbereich abgeleitet und demonstriert. Mit Beispielen und Hardware aus Entwicklung und Anwendung sollen die Inhalte illustriert und vertieft werden. Dazu ist auch eine Exkursion zur MTU Aero Engines vorgesehen. Begleitend zur Darstellung der technischen Inhalte wird auf die Rolle der Werkstofftechnik und notwendige Verhaltensmuster der Ingenieure in Maschinenbaufirmen eingegangen.

Dauer / ECTS

• Sommersemester
• Vorlesung (2 SWS), typischerweise als Blockveranstaltung
• ECTS 3

Empfohlene Voraussetzungen

• Absolviertes Bachelorstudium (Maschinenwesen, Chemieingenieurwesen, Physik, Materialkunde, Ingenieurwissenschaften)
• Grundlagenkenntnisse / -ausbildung in den Gebieten Mathematik, Physik, Technische Mechanik, Werkstoffkunde
• Dazu ist insbesondere eine erfolgreiche Absolvierung der Module Werkstoffkunde I und II erforderlich
• Fähigkeit zur Erkennung von grundlegenden Zusammenhängen und zum Transfer des Wissens

Lernziel

Nach Teilnahme an den Lehrveranstaltungen des Moduls sind die Studierenden in der Lage:

• die Grundprinzipien verschiedener Luftstrahltriebwerkssysteme zu verstehen
• die Spezifika der Triebwerksindustrie und der Werkstofftechnik in dieser Industrie zu verstehen
• die Anforderungen an Werkstoffe in Luftstrahltriebwerken zu verstehen
• sich an die in Flugtriebwerken verwendeten Werkstoffklassen zu erinnern und deren Auswahl zu verstehen
• die werkstofftechnischen Besonderheiten dieser Werkstoffklassen verstehen
• das Erlernte zur Auswahl für den Betrieb geeigneter Materialien anzuwenden
• die technischen Betriebsbelastungen im Flugtriebwerk zu verstehen und im Prinzip zu analysieren
• Zielsetzungen für Materialentwicklungen zu schaffen

Medien

• Vortrag an Hand einer Power-Point-Präsentation mit ergänzenden Erläuterungen an der Tafel 
• Gruppenübung
• Exkursion zur MTU Aero Engines AG

Prüfung

mündlich oder schriftlich, 60 Min., je nach Teilnehmerzahl

Empfohlene Literatur

• Foliensammlung zu der Lehrveranstaltung
• Schwerpunkt Werkstoffe und Werkstoffmechanik allgemein
  • M.F. Ashby, D.R.H. Jones, „Ingenieurwerkstoffe"
  • R. Bürgel, „Festigkeitslehre und Werkstoffmechanik“
  • „Tabellenbuch Metall“
  • S. Kalpakjian, St. R. Schmid, E. Werner: „Werkstofftechnik“, Verlag Pearson Studium. Dieses umfassende Werk beinhaltet einige interessante Fallstudien aus der Praxis, u. a. auch über
    die „Blisktechnologie im Triebwerksbau“.
• Schwerpunkt Titan
  • G. Lütjering, J.C. Williams, „Titanium“
• Schwerpunkt Werkstoffe für hohe Temperaturen (inkl. Schichten)
  • G.W. Meetham, M.H. Van der Voorde, „Materials for High Temperature Applications“
  • M.J. Donachie, S.J. Donachie,  "Superalloys"
  • C.T. Sims, N.S. Stoloff, W.C. Hagel, "Superalloys II"
• Schwerpunkt Verfahren
  • P. Adam, „Fertigungsverfahren von Turbotriebwerken“
• Schwerpunkt technische Mechanik
  • I. Szabo, „Einführung in die Technische Mechanik“
  • K. Magnus, H.H. Müller, „Grundlagen der Technischen Mechanik“
  • E. Becker, W. Bürger, „Kontinuumsmechanik“
• Schwerpunkt Materialsymmetrien und Tensordarstellung
  • S. Haussühl, „Kristallgeometrie“, „Kristallstrukturbestimmung“ und „Kristallphysik“
  • W. Kleber, „Einführung in die Kristallographie“
• Schwerpunkt Triebwerkstechnik
  • K. Hünecke, „Flugtriebwerke“