BUP28 - AMInj

Der Herstellungsprozess konventioneller Flüssigkraftstoffinjektoren ist mit sehr engen Fertigungstoleranzen behaftet und additive Fertigungsverfahren wie das Pulverbettverfahren (PBF/LB-M) sind nicht oder nur bedingt geeignet.

Mit der Einführung erneuerbarer Flüssigtreibstoffe können innovative Injektionskonzepte mit AM-Herstellungsmethoden (Additive Manufacturing) kombiniert werden. Ziel ist, das Treibstoffeinbringen zu optimieren sowie skalierbarere und preiswertere Designs zu entwickeln. Konventionelle additive Fertigungsverfahren wie PBF/LB-M können hierbei zum Einsatz kommen, müssen aber im Grenzbereich ihrer Fertigungstoleranzen betrieben werden. Die entstehenden Oberflächen und porösen Strukturen beeinflussen maßgeblich die Funktionalität der Injektoren.

Ziel, Vorgehen und Nutzen

Primäres Ziel dieses Projektes ist die Evaluierung der Fertigbarkeit innovativer Injektionskonzepte mittels additiver Fertigung (PBF/LB-M). Der Forschungsfokus liegt insbesondere auf Airblast Designs, welche die Kraftstoffeinbringung über poröse Oberflächen realisieren.

Die Funktionalität der Kraftstoffinjektion wird über stochastisch verteilte Defekte in den Bauteil, d.h. mediendurchlässige Strukturen, realisiert. Daher ist eine gezielte Geometrieoptimierung mittels CAD ausgeschlossen. Stattdessen müssen die PBF/LB-M Prozessparameter wie Laserenergie, Bahngeschwindigkeit und Bahnabstands mit dem Optimierungstarget Tropfenbild und Kraftstoffgleichverteilung korreliert werden, wodurch ein nichtlinearer und komplexer Parameterraum entsteht. In diesem Zusammenhang soll zudem ein gesamtheitlicher Optimierungsprozess entwickelt werden. Die Erzeugung poröser Strukturen im PBF/LB-M-Verfahren ist prinzipiell möglich und wurde bereits mit der Zielsetzung der Zerspanungsbeeinflussung untersucht. Gegenüber diesen Vorarbeiten soll hier eine Co-optimierung durchgeführt werden, um mittels PBF/LB-M-Verfahren skalierbare Injektionskonzepte für flüssige Treibstoffe kostengünstig herzustellen.