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Das DLR-Institut für Test und Simulation für Gasturbinen erforscht neue und innovative Technologien im Bereich von Triebwerken und Turbomaschinen, um eine klimaneutrale oder schadstofffreie Mobilität und Stromversorgung zu ermöglichen. Die wissenschaftlich-technischen Herausforderungen für Triebwerke und Turbomaschinen ergeben sich einerseits aus den extremen Belastungen durch hohe Drehzahlen und Druckverhältnisse, hohe Temperaturen, korrosive Betriebsumgebungen bei gleichzeitig erhöhten Anforderungen an Lebensdauer und Zuverlässigkeit. Dadurch ergeben sich signifikante Veränderungen der aerodynamischen, thermischen und chemisch-korrosiven Belastungen der Strukturen und Werkstoffe ergeben.

 

Zusätzlich erfordern klimaneutrale und schadstofffreie Lösungen im Bereich der Triebwerke und Turbomaschinen den Einsatz neuer, umweltfreundlicher Brennstoffe bei denen insbesondere Wasserstoff zu nennen ist. Aus dem Einsatz von Wasserstoff resultieren weitere Herausforderungen z.B. durch Wasserstoffversprödung und Wasserdampfkorrosion, welche die Lebensdauer der Bauteile und Werkstoffe weiter einschränken. Diese Herausforderungen erfordern innovative Lösungen im Bereich neuer Bauweisen für rotierende und nicht-rotierende Komponenten, neuer Werkstoffe und Fertigungsverfahren (z.B. 3D-Druck). Diese Lösungen müssen durch digitale Modelle berechenbar gemacht und durch neue Prüfverfahren validiert werden.

 

Das DLR-Institut arbeitet an digitalen Zwillingen und digitalen Modellen, um die auftretenden aerodynamischen Lasten und die resultierenden Schädigungen der Werkstoffe und Bauteile durch gleichzeitige mechanische, thermische und chemisch-korrosive Belastungen zu berechnen. Dabei kommen auch skalenauflösende Verfahren zum Einsatz, um das Langzeitverhalten von der Mikrostruktur bis zum Bauteil verstehen zu können. Die digitalen Modelle werden in weltweit einzigartigen Prüfständen in einem für Triebwerke und Turbomaschinen relevanten Leistungs- und Maßstabsbereich experimentell validiert, in denen neuartige Bauteile und Komponenten unter gleichzeitiger mechanischer, thermischer und chemisch-korrosiver Belastung getestet werden. Auf der Basis ontologischer Beschreibungen werden alle Geschäfts-, Simulations- und Versuchsprozesse und -daten digital abgebildet und in Datenbanken hinterlegt. Diese dienen als digitale Wissensbasis des Instituts.