Rotorblattstrukturvalidierung und -analyse: Von innovativen Testmethoden bis zum effizienten Prozess

Zuverlässigkeit dank intensiver Validierung

Die Rotorblätter von Windenergieanlagen müssen während ihres Betriebs über 20 Jahre hinweg extremen Belastungen standhalten und gleichzeitig ein geringes Gewicht aufweisen. Daher kommen für die Herstellung dieser Rotorblätter ausschließlich Hochleistungs-Leichtbaumaterialien in Betracht, die sowohl in Bezug auf mechanische Eigenschaften als auch Kosten höchst anspruchsvollen Anforderungen genügen.

Am Fraunhofer IWES arbeiten wir eng mit Materialherstellern und Rotorblattfertigern zusammen, um diese unterschiedlichen und teilweise widersprüchlichen Anforderungen harmonisch zu vereinen. Dank unserer einzigartigen Prüf- und Versuchsinfrastruktur, die speziell auf die Windenergiebranche zugeschnitten ist, können wir die Eignung der Materialien sowohl strukturell als auch hinsichtlich der Fertigungstechnik umfassend analysieren.

In unserem Democenter fertigen wir Rotorblätter und Rotorblattkomponenten im Maßstab 1:1, um Fertigungsprozesse zu erproben. Durch eine Vielzahl von Strukturprüfungen – von der Coupon-Ebene über patentierte Subkomponentenprüfungen bis hin zu sequentiellen und biaxialen Ganzblattprüfungen – validieren wir die Performance der Materialien.

Unser tiefgreifendes Verständnis der Rotorblattstruktur erlaubt es uns zudem, die Auswirkungen der Materialeigenschaften auf das Strukturdesign sowie die Restlebensdauer bestehender Anlagen zu bewerten. Das Fraunhofer IWES fungiert somit als Bindeglied zwischen verschiedenen Industriezweigen und unterstützt die Entwicklung innovativer Materialien für den Rotorblattbau. Auf diese Weise leisten wir einen wertvollen Beitrag zur Industrie und fördern den zügigen Ausbau der Windenergie.

Wissenschaftliche Schadensursachenanalyse 

Das IWES führt die Ursachenanalyse von Rotorblattschäden aus neutraler wissenschaftlicher Perspektive durch. Dies bietet eine unabhängige fundierte Einschätzung der zu Grunde liegenden Sachverhalte, um über den Einzelfall hinaus eine Aussage zu möglichen Ausfallrisiken treffen zu können. Hierbei fließen das Gesamtsystemverständnis über die Anlage, die jahrelange Erfahrung aus der Rotorblattvalidierung sowie insbesondere das übergreifende Verständnis sämtlicher Aspekte der Entwicklung ein. Dies umfasst: Werkstoffe, Fertigungsprozesse, Struktur und deren Zertifizierung, Transport, Installation, Betrieb, mögliche Reparaturen als auch den Rückbau. Das IWES führt die Ursachenanalyse von Rotorblattschäden aus einer neutralen, wissenschaftlichen Perspektive durch. Dies ermöglicht eine unabhängige und fundierte Einschätzung der zugrunde liegenden Sachverhalte, um über den Einzelfall hinaus Aussagen zu potenziellen Ausfallrisiken zu treffen. Dabei fließen unser umfassendes Systemverständnis der Anlage, jahrelange Erfahrung in der Rotorblattvalidierung sowie vor allem das ganzheitliche Verständnis aller Entwicklungsaspekte ein. Dazu gehören: Werkstoffe, Fertigungsprozesse, Struktur und deren Zertifizierung, Transport, Installation, Betrieb, mögliche Reparaturen sowie der Rückbau.

Das IWES führt die Ursachenanalyse von Rotorblattschäden aus einer neutralen, wissenschaftlichen Perspektive durch. Dies ermöglicht eine unabhängige und fundierte Einschätzung der zugrunde liegenden Sachverhalte, um über den Einzelfall hinaus Aussagen zu potenziellen Ausfallrisiken zu treffen. Dabei fließen unser umfassendes Systemverständnis der Anlage, jahrelange Erfahrung in der Rotorblattvalidierung sowie vor allem das ganzheitliche Verständnis aller Entwicklungsaspekte ein. Dazu gehören: Werkstoffe, Fertigungsprozesse, Struktur und deren Zertifizierung, Transport, Installation, Betrieb, mögliche Reparaturen sowie der Rückbau.

Werkstoffe und Fertigungsprozesse

Die präzise Vorhersage des Ermüdungsverhaltens von Verbundwerkstoffen erfordert ein tiefes Verständnis der Werkstoffe und Fertigungsprozesse. Während wir selbstverständlich auch Standard-Werkstoffprüfungen anbieten, liegt unsere besondere Stärke in der Entwicklung neuer Prüfaufbauten für spezifische Anforderungen. Im Leading Edge Lab testen wir Systeme hinsichtlich ihrer Regenerosion und der Bildung von Eisansatz.

Das IWES bieten Möglichkeiten Prüfkörper von der Größe eines Coupons bis hin zu einem Ganzblatt herzustellen. Dies unterstützt die Prüfung der Verarbeitung neuartiger Werkstoffe und gewährleistet eine reibungslose Markteinführung. Darüber hinaus ermöglicht die Fertigung großer Komponenten die Validierung fertigungszentrierter Werkstoffmodelle, einschließlich fortgeschrittener Modelle der Aushärtungskinetik.

Kundenspezifische Lösungen

Automatisierte Fertigungsprozesse bei WEA-Rotorblättern basieren stets auf einer fallbasierten Entscheidung. Dabei gilt es, eine optimale Balance zwischen Investitionskosten, Fertigungsgeschwindigkeit, Flexibilität, Betriebskosten und der Verlässlichkeit des Rotorblattes im Einsatz zu finden.

Das IWES unterstützt Unternehmen bei der Suche nach maßgeschneiderten Lösungen für Fertigungsherausforderungen. Wir kombinieren und integrieren bestehende kommerzielle Produkte unter Berücksichtigung spezifischer technologischer Entwicklungen unserer Kunden. Das BladeMaker-Demonstrationszentrum bietet eine ideale Entwicklungsumgebung für uns und unsere Partner.

Darüber hinaus arbeitet das IWES eigenständig an Prozessentwicklungen, wie beispielsweise der einstellbaren Klebstoffführung. Diese patentierte Technologie steht unseren Partnern über Lizenzvereinbarungen zur Verfügung.

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