FHInvest: Fördersumme von rund 800.000 Euro genehmigt
Projektziel ist die Erhöhung der Energieeffizienz in der Kraftwerkstechnik durch Erhöhung der Prozesstemperaturen und durch genauere Temperaturmessung in der Prozesstechnik. Daneben sind bei den, im Bereich Industrie 4.0 zum Einsatz kommenden additiven Herstellungsverfahren, wie Lasersintern oder Laserdrucken, die Eigenschaften von Schichten sowie deren Haftung herstellungsabhängig. Die innovative Herstellung, Untersuchung und Validierung solcher optimierten Schichtensysteme ist eine unabdingbare Voraussetzung zur Verbesserung der Energieeffizienz von Kraftwerken sowie thermischer Prozesse und liefert so einen wichtigen Beitrag zur Energiewende und zur Implementierung von innovativen Industrie 4.0-Prozessen. Die Gewinnung von in-situ opto-thermischen Materialdaten sowie der Schichthaftung ist auch in anderen Bereichen wie der digitalen Fertigung innovativer Produkte z. B. für die Medizintechnik von großer Bedeutung.
Die zunehmende Verknappung von Rohstoffen zur Energiewandlung erfordert eine Optimierung der Effizienz von Energiewandlungsprozessen. „Hier setzen wir mit unserem Forschungsprojekt an, dessen Ziel es ist, die Energieeffizienz von Kraftwerken zu optimieren“, erklärt der Projektverantwortliche und Vizepräsident für den Bereich Forschung der FHWS Professor Dr. Jürgen Hartmann. „Dies wollen wir durch die Erhöhung der Prozesstemperaturen mit Hilfe verbesserter Materialeigenschaften bei gleichzeitiger genauerer Temperaturmessung in der Prozesstechnik erreichen.“
Bei den üblichen thermischen Energiewandlungsprozessen in konventionellen, nuklearen und regenerativen Kraftwerken ist die Höhe der Prozesstemperatur der entscheidende Faktor für die Effizienz der Energiewandlung. Auch in thermischen Produktionsprozessen ist die Effizienz von der Höhe und der Genauigkeit der erreichbaren Temperaturen abhängig. Daher sind für die Effizienzsteigerung die genauen Materialdaten bei den hohen Prozesstemperaturen bis 1.500 °C notwendig, um bei gleichbleibender Sicherheit höhere Temperaturen und damit höhere Effizienz zu erreichen. Dies setzt auch die Entwicklung neuer, intelligenter Verbundmaterialien mit additiven Fertigungsmethoden voraus.
Um diese Materialdaten und die Schichteigenschaften sowie deren Haftung für die Entwicklung neuer Herstellungsprozesse und deren Anwendung schnell und rückführbar zu bestimmen, soll eine Laser-Flash-Apparatur (LFA) als etabliertes Verfahren für die Bestimmung einer thermischen Materialeigenschaft, der Temperaturleitfähigkeit, beschafft werden. Die FHWS wird aufbauend auf diese LFA – in Kooperation mit den Firmen KE-Technologie (Stuttgart) und Techno Team Bildverarbeitung (Ilmenau) sowie dem Bayerischen Zentrum für Angewandte Energieforschung e. V. (ZAE Bayern, Würzburg) – eine Methode entwickeln, die mittels opto-thermischer Anregung eine lokale Bestimmung weiterer thermischer Materialdaten sowie von Schichteigenschaften in einem weiten Temperaturbereich von Raumtemperatur bis ca. 3000 °C ermöglicht. Für diese optische Messmethode sind die dynamische, thermische Anregung einer Probe mit optischer Energie und die Messung der Wärmeausbreitung notwendig, was das etablierte Laser-Flash-Verfahren bereits bietet. Ziel des FHWS-Projektes ist es, die LFA als Experimentierplattform für die innovative Implementierung verschiedener Messmethoden zur Bestimmung weiterer thermophysikalischer Materialparameter mit hoher räumlicher Auflösung einzusetzen.