SAM4HeatPump

Hochtemperatur-Wärmepumpen (HTWP) wurden als eine der Kerntechnologien zur klimaneutralen und effizienten Bereitstellung von industrieller Prozesswärme identifiziert, und sollen ihren Beitrag zur Dekarbonisierung der EU (European Heat Pump Association (2023): Large heat pumps: the future-proof technology for the new industrial revolution) leisten. Die wesentliche Komponente stellt dabei der Verdichter dar. Aufgrund kompakter Bauform bei gleichzeitig hoher Leistungsabgabe eignen sich Turboradialverdichter hervorragend. Forschungen zur Steigerung der Effizienz dieser Maschinen sind nötig, um auch die Effizienz der HTWPs zu steigern, da eine direkte Proportionalität zwischen beiden besteht. Insbesondere die Laufräder von Radialverdichtern müssen für eine bedarfsgerechte Integration der HTWP in den Industrieprozess aerodynamisch und strukturell optimiert sein. Die Ergebnisse der computergestützten Auslegung sind aufgrund der Parametrisierung in der Regel Freiformgeometrien, die mit konventionellen Fertigungsverfahren zum Teil gar nicht oder nur sehr schwer umgesetzt werden können. Hoch belastbare, in ihrer Herstellung energienintensive Werkstoffe (Titan) sind für das Erreichen einer hohen aerodynamischen Effizienz infolge der Anforderungen an Masse und Festigkeit nötig. Deren konventionelle Verarbeitungsketten sind oft aufwändig und erzeugen nennenswerte Abfallmengen. Die Vorteile einer großen Designfreiheit, ergänzt durch minimale Abfallmengen machen additive Fertigungsverfahren enorm attraktiv. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, hochbelastbare Laufräder von Turboradialverdichtern in Designs, die innerhalb einer digitalen Optimierungsprozesskette erzeugt werden und daher nur teilweise oder gar nicht in konventionellen Fertigungsverfahren zu realisieren wären, nachhaltig herzustellen. Dafür soll die additive Fertigung aus Metallpulvern, das Laser Powder Bed Fusion Verfahren (LBPF), genutzt werden. Das Projekt untersucht die Eignung des Verfahrens, charakterisiert die Materialparameter und untersucht den Einsatz von Neu- und Recyclingpulver im Sinne der Kreislaufwirtschaft.