Energieerzeugung

Fräsen mit Effizienz, Präzision und Know-how

In Lösungen denken für die Herausforderungen der Energieerzeugung
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Dekarbonisierung, Klimaneutralität und Energiewende sind häufig benutzte Schlagwörter im Bereich der Energieerzeugung.

Der Energiesektor steht vor der Herausforderung neue Technologien und Prozesse zu entwickeln, um CO2-Emissionen durch den Übergang zu emissionsarmen oder emissionsfreien Energiequellen zu reduzieren. Bei der Herstellung von Bauteilen und Baugruppen für Windenergie- oder Wasserkraftanlagen, Gas- und Dampfturbinen, sowie Elektrolyseuren werden hierfür vermehrt Hochleistungswerkstoffe eingesetzt.

Diese Werkstoffe zeichnen sich durch hohe Festigkeiten und einen hohen Widerstand gegen mechanische Belastungen aus, halten hohen Temperaturen und korrosiven Bedingungen stand, sind damit aber auch schwer zerspanbar.  

In der Produktion ist eine präzise 5-Achs-Fräsbearbeitung erforderlich, da die Geometrien der u.a. gekrümmten Schaufeln und feinen Strukturen häufig sehr komplex ist. Titanlegierungen weisen zudem eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf, so dass sich Hitze an der Schneide staut. Nickelbasislegierungen dagegen sind zäh und neigen zu Kaltverfestigung. Bei Edelstahl kann die Wärmeausdehnung zu Maßabweichungen führen und weiches Aluminium kann sich beim Zerspanen verformen.

Herausforderungen

  • Das Bild zeigt eine einzelne angefertigte Turbinenschaufel.
  • In diesem Bild ist ein Verdichterrad auf eine CNC-Maschine aufgespannt, welches gerade gefräst wurde.
  • Das Bild zeigt ein Pelton-Doppelbecher mit einer Spiegelung auf einer glatten schwarzen Fläche.

Turbinenschaufel

Industriegasturbinen bestehen in der Regel aus einem Kompressor, einer Brennkammer und der eigentlichen Turbine, in der die heißen Abgase die Turbinenschaufeln antreiben. Die Schaufeln müssen extrem hohen Temperaturen, hohem Druck und starker Fliehkraft standhalten. Die Herstellung ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Für eine optimale Passform und Funktionalität der Turbinenschaufeln sind oft schwer zerspanbare Werkstoffe wie Aluminium und Titan mit hohen Vorschüben und komplexen geometrischen Anforderungen zu fräsen.

Verdichterrad

Ein Verdichterrad ist ein zentraler Bestandteil einer Turbine. Es hat die Aufgabe, die angesaugte Luft oder das Arbeitsgas durch Drehbewegung zu komprimieren und mit erhöhtem Druck weiterzuleiten. Dadurch steigt die Temperatur und Dichte des Gases, was essenziell für nachfolgende Prozesse ist. Verdichterräder müssen hohen mechanischen Belastungen, hohen Temperaturen und korrosiven Bedingungen standhalten. Sie werden daher aus speziellen Hochleistungswerkstoffen, wie Titan,  Nickelbasislegierungen und Stahl gefertigt.

Pelton-Turbine

Pelton-Turbinen sind Gleichdruckturbinen, für große Fallhöhen und geringe Durchflussmengen. In der Turbine wird Wasserdruck durch eine Düse in Bewegungsenergie eines Wasserstrahls umgewandelt. Der Wasserstrahl trifft mit hoher Geschwindigkeit auf die speziell geformten Doppelbecher des Turbinenlaufrads und treibt somit die Turbine an. Die Doppelbecher müssen hohe Festigkeiten aufweisen. Sie werden oft aus schwer zerspanbare Werkstoffe wie Titan, Edelstahl und Hartguss gefertigt, die zäh und extrem verschleißfest sind.

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