Funkenerosive (EDM) und elektrochemische (ECM) Hochleistungsendbearbeitung von feingegossenen und generativ hergestellten Turbolader-Turbinenrädern aus Gamma-Titanaluminid für den Automobilbau (ETurbo)

 

Der Einsatz von Turboladern im Automobilbau ermöglicht ein Downsizing von Verbrennungsmotoren ohne Leistungsverluste und damit verbunden eine Reduzierung von Kraftstoffverbrauch und Emissionen. Zukünftige Turboladersysteme sollen mit immer höheren Abgastemperaturen betrieben werden, damit die Systemleistung weiter gesteigert wird. Neuartige Leichtmetall-Werkstoffe auf Basis von Gamma-Titanaluminid erfüllen die hierfür geforderten Anforderungen. Sie sind zum einen Hochtemperaturfest und könnten zum anderen durch ihre geringe Materialdichte höhere Drehzahlen und ein besseres Ansprechverhalten der Turbolader ermöglichen. Aber aufgrund der schwer zugänglichen und zugleich filigranen 3D-Strömungsflächen sowie der besonderen Werkstoff-eigenschaften – schwer zerspanbar und sprödes Materialverhalten– stellt die Präzisions- und Finish-bearbeitung von Gamma-TiAl-Turbinenrädern eine große technologische Herausforderung dar. Fertigungs-verfahren aus dem Stand der Technik, wie z.B. Fräsen oder Schleifen, stoßen bei dieser Aufgabe an ihre Grenzen und sind zudem nicht mehr wirtschaftlich. Es besteht daher dringender Bedarf neue, besser geeignete Fertigungsprozesse zu entwickeln, damit das vorhandene Potential von Turboladern mit Gamma-TiAl-Turbinenrädern zukünftig genutzt werden kann.

Ziel dieses Projektvorhabens ist es, funkenerosive und elektrochemische Hochleistungsfertigungs-verfahren für die Bearbeitung des hochwarmfesten Werkstoffs Gamma-Titanaluminid zu entwickeln und beispielhalt an g-TiAl-Turbinenrädern von zukünftigen Turboladern zu testen. Dabei sollen neben den bekannten Verfahrensvorteilen, nämlich die Prozesskraftfreiheit und Bearbeitbarkeit unabhängig der Materialhärte, vor allem eine gesteigerte Leistungsfähigkeit und eine Überlegenheit gegenüber den etablierten spanenden Fertigungsverfahren im Hinblick auf die Bearbeitungsaufgabe „g-TiAl-Turbinenräder“ aufgezeigt werden. Im Fokus des Verbundprojektes steht die Entwicklung von funkenerosiven und elektrochemischen Fertigungsverfahren zur Präzisions- und Finishbearbeitung der Außenkontur und der 3D-Strömungsflächen eines Turbolader-Turbinenrades.


https://www.produktionsforschung.de/projekt/eturbo
http://www.benchwerk.de/projekte/projekt-detailseite.html?pro_id=2
01.08.2014 − 31.10.2017



 

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Cluster Produktionstechnik 3A 234
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Maximilian Holsten, M.Sc. RWTH
 
Cluster Produktionstechnik 3A 230
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