Ökoeffiziente neue Werkstoffe und angepaßte Fertigungstechnologien für Faserverbundwerkstoffe in Windkraftanlagen

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Stephanie Adler
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1 Ökoeffiziente neue Werkstoffe und angepaßte Fertigungstechnologien für Faserverbundwerkstoffe in Windkraftanlagen A. Ferencz (Henkel) Ch. Greb (ITA Aachen)

2 Herausforderung und Potential Rotorblatt Ausgangspunkt Fertigung aktuell überwiegend manuell - Reproduzierbarkeit verbesserbar - Aufwändige Nachbearbeitungsschritte - Hohe Zykluszeiten Lange Formbelegungszeiten - Ineffiziente Nutzung kostenintensiver Werkzeugformen Alterungseigenschaften speziell offshore 2

3 Verbundstruktur des Förderprojekts 3

4 Vision Preformcenter Teilautomatisierung und Parallelisierung der Prozessschritte: Zuschnitt Handhabung Umformung Fügen Handling/Draping Qualitätssicherung Cutting Preformingcenter Quality control 3D sewing Binder 4

5 Vorarbeiten Autopreforms I Motivation Zu geringe Automatisierung in der Produktion von textilen Preforms für FVK hohe Produktionskosten Ziel Automatisierter Prozess zur wirtschaftlichen Herstellung textiler Preforms Konditionieren Fügen Qualitätskontrolle Zuschneiden Imprägnieren Konzept Preformcenter 5

Vorarbeiten Autopreforms II Vorgehensweise Konzeption und Aufbau des ITA-Preformcenters - Zuschnitt, Handhabung, Fügen, Online-QS Entwicklung

6 Vorarbeiten Autopreforms II Vorgehensweise Konzeption und Aufbau des ITA-Preformcenters - Zuschnitt, Handhabung, Fügen, Online-QS Entwicklung und Umsetzung einer automatisierten Prozesskette für ein Demonstrationsbauteil Technische und wirtschaftliche Systemanalyse Autodachsegment 6

7 Parallelprojekte Autopreforms SFB 639 Textilverstärkte Verbundkomponenten für funktionsintegrierte Mischbauweisen bei komplexen Leichtbauanwendungen FOR 278 Textile Verstärkungsstrukturen für Hochleistungsrotoren in komplexen Anwendungen FOR 860 Neue Prozessketten für endlosfaserverstärkte Kunststoffbauteile: Integration von Preformen, Imprägnieren, Formen und Vernetzen LUFO III-Projekt: Pro CFK BMBF-Projekt: Pro-Preform-RTM 7

8 Spezielle Herausforderung Preformcenter für Windkraft Primär Größe des Bauteils - Spezifischer Zuschnitt - Spezifische Handhabung Sekundär daraus: - Modulare Bauweise - Fixierung der Lagen von Preforms - Externer Preformaufbau 8

9 Aufbau Rotorblatt Wurzel- und Blatt-Segmente mit unterschiedlichen Beanspruchungen Oberschale Steg Gurt UD Verklebung Unterschale 9

10 Fokussierung Wurzelbereich Besondere Herausforderung Stark gekrümmte Flächen Komplexer Lagenaufbau Große Schichtdicke Ziele Konzept und Demonstration Greifer / Handhabung in 3D Form Konzept Modularisierung - Dazu Bebindern / Fixieren - Auflage in Hilfsform Aufbau einer Werkzeugform im Labormaßstab Fertigung eines Demonstrators 10

11 Greiferentwicklung I Aktueller Greifer Nadelgreifer Aufnahme des Zuschnitts Erstes 3D Ablegekonzept, geeignet für einfach gekrümmte Bauteile Anwendung innerhalb Wurzelbereich 11

12 Greiferentwicklung II Weiterentwicklung Greifer Einstellung komplexer Krümmungen, geeignet für mehrachsig gekrümmte Bauteile Anwendung im Übergang des Wurzelbereichs 12

13 Konzept Modularisierung Ansatz Konzeptentwicklung Aufrollen und Ablegen Beides voll- oder teilautomatisiert Anwendung: Gurt Quelle: BIK Institut für integrierte Produktentwicklung, Bremen 13

14 Konzept Formbelegung Ansatz Konzeptentwicklung Sinnhaftigkeit einer Hilfsform - Fertigung von Preforms und Subpreforms in externen Werkzeugen - Effektivere Nutzung teurer Infusionsformen Fixierungsmöglichkeiten des Preforms zum Transfer Binder, Nähtechnologie, Saerfix etc. 14

15 Zusammenfassung Projektstatus Status Preformcenter Greifer I entwickelt Greifer II im Aufbau Untersuchungen zu Bauweisen laufen Nächste Schritte Herstellung und Tränkung von Faserverbunden Evaluierung und Bewertung der Konzepte 15

16 Für die Aufmerksamkeit Den Projektpartnern Danke! Dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit Projektträger Jülich 16

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