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gebo W7: Betriebsfeste dynamische Auslegung technischer Komponenten

Laufzeit: 01.01.2009 bis 31.12.2013

Im Rahmen des Forschungsverbundes für Geothermie und Hochleistungsbohrtechnik werden die technischen Komponenten im Bohrstrang hinsichtlich der Lebensdauer bewertbar gemacht. Neben der Auslegung von Bauteilen können Wartungsintervalle dynamisch an die gegeben Beanspruchungen während des Bohrens angepasst werden.

Der Forschungsverbund gebo wurde im Auftrag des Niedersächsischen Ministeriums für Wissenschaft und Kultur eingerichtet. Im Rahmen des Forschungsverbundes werden zahlreiche neue Werkzeuge, Werkstoffe und Werkstoffsysteme entwickelt. Zentrales Ziel dabei ist es die Lebensdauer Untertage eingesetzter Bauteile zu erhöhen um die Kosten für das Niederbringen geothermischer Bohrungen zu minimieren. Das Projekt „Betriebsfeste dynamische Auslegung technischer Komponenten“ ist ein Gemeinschaftsprojekt zwischen dem Institut für Betriebsfestigkeit (IMAB) der TU Clausthal und dem Institut für Dynamik und Schwingungen (IDS) der TU Braunschweig.

Die Kenntnis zu erwartenden Belastungen der eingesetzten Bauteile ist von entscheidender Bedeutung für deren Auslegung und die Planung von Wartungsintervallen. Auf Basis von gekoppelten dynamischen Berechnungen aus Finite-Element und Mehrkörper-Simulationen werden seitens des IDS problemangepasste Lastkollektive erstellt. Für die Auslegung aller Untertage zum Einsatz kommender Werkzeuge werden die Erkenntnisse über die speziellen Belastungen als Input zur Konstruktion sowie zur Prozessplanung zur Verfügung gestellt.

Seitens IMAB werden mit Hilfe der Belastungsdaten ausgewählte hochbeanspruchte Bauteile hinsichtlich der Lebensdauer bewertet. Hierbei stellen die komplexen Beanspruchungen eines Bohrstranges eine Herausforderung an die Berechnungskonzepte dar. Im Fokus steht die vollständige Überwachung aller im Bohrstrang befindlicher kritischer Bauteile unter Einbeziehung der orts- und zeitabhängigen äußeren Einflussgrößen wie mechanische Belastungen, Temperatur und Korrosion. Das Berechnungskonzept soll zudem eine Echtzeit-Lebensdauerrechung ermöglichen, mit dessen Hilfe Wartungsintervalle an die Bohrungsbedingungen angepasst werden. Hierdurch können besonders kostenintensive Stillstandszeiten durch Ermüdungsschäden reduziert werden.