TMF-SN-H2

Das Förderprojekt TMF-SN-H2 (Thermomechanische Ermüdung von Schweißnähten bei wasserstoffbetriebenen Gasmotoren) zielt darauf ab, Konzepte zur Bewertung von thermomechanisch belasteten Schweißnähten in zukünftigen wasserstoffbetriebenen Gasmotoren zu entwickeln. Ziel des Projekts ist es, die Flexibilität dieser Motoren sowohl in Bezug auf Last als auch Brennstoff zu erhöhen, um ihre Einsatzmöglichkeiten in der Energiewende zu verbessern. 

Dezentrale, modular aufgebaute Kraftwerksanlagen, die auf Gasmotoren basieren, spielen eine Schlüsselrolle bei der Umstellung auf erneuerbare Energien. Diese Motoren zeichnen sich durch hohe Wirkungsgrade und Flexibilität aus, da sie bei Bedarf schnell zu- oder abgeschaltet werden können. Allerdings stellen die thermischen und mechanischen Belastungen, insbesondere im Bereich der Schweißnähte, eine große Herausforderung dar, da diese durch zyklische Temperaturschwankungen und Schwingungsbelastungen beansprucht werden. Der Umstieg auf Wasserstoff als Brennstoff könnte diese Belastungen weiter verschärfen. 

Das Projekt zielt darauf ab, durch experimentelle Untersuchungen und modellbasierte Ansätze eine fundierte Grundlage zur Bewertung und Auslegung von geschweißten Komponenten unter den neuen Betriebsbedingungen zu schaffen. Dies soll die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Gasmotoren verbessern und ungeplante Stillstandzeiten reduzieren. 

Die beteiligten Projektpartner, darunter die TU Darmstadt, Rolls-Royce Solutions und Merkle CAE Solutions, bringen ihre Expertise in Werkstoffkunde, Simulationstechniken und industriellen Anwendungen ein, um praxisnahe Lösungen zu entwickeln. Das Projekt wird durch die Nutzung innovativer Prüfmethoden und Softwaretools zur Bewertung der Schweißnähte unterstützt. Die Ergebnisse sollen nicht nur in Gasmotoren, sondern auch in anderen industriellen Anwendungen zur Verbesserung der Lebensdauer und Effizienz beitragen. 

Insgesamt trägt das Projekt wesentlich zur Entwicklung von wasserstoffbetriebenen Gasmotoren bei und unterstützt die Ziele des 7. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung zur Förderung einer nachhaltigen Energieerzeugung. 

Die Merkle CAE Solutions GmbH spielt im Projekt eine zentrale Rolle bei der Entwicklung und Implementierung von Werkstoffmodellen und Bewertungsmethoden für thermomechanisch belastete Schweißnähte. Ihre Hauptaufgaben umfassen: 

1. Werkstoffmodellierung und Bewertungsmethoden: Merkle CAE entwickelt und implementiert Modelle, um Schweißnähte im Kontext der thermomechanischen Ermüdung zu bewerten. Diese Modelle werden aus der akademischen Forschung in industriell anwendbare Ansätze übertragen. 
2. Praktische Implementierung in Softwaretools: Die entwickelten Bewertungsmethoden werden in ein praxisübliches Softwaretool integriert, das eine industrielle Anwendung erlaubt. Dies umfasst die Implementierung von Bewertungsmethoden für Schweißnähte bei verschiedenen Belastungsstufen (Assessment Levels). 
3. Simulation und Vergleich: Merkle CAE führt Simulationen durch, die an realen Proben und Industrieprojekten getestet werden, um die Genauigkeit und Effizienz der Bewertungsmethoden zu gewährleisten. Hierbei werden die Methoden mit existierenden Normen verglichen. 
4. Postprozessor-Entwicklung: Gemeinsam mit Rolls-Royce Solutions wird ein Postprozessor entwickelt, der die Bewertung von Schweißnähten an großen Strukturen ermöglicht, was für die Anwendung in industriellen Gasmotoren entscheidend ist. 

Zusammenfassend ist Merkle CAE für die technische Umsetzung der Berechnungs- und Bewertungsmethoden verantwortlich, die es ermöglichen, thermomechanisch belastete Schweißnähte sicher und effizient zu bewerten.