Hoch hinaus

Steigende Anforderungen für die Dosiertechnik in der Rotorblattfertigung

DOPAG zählt zu den führenden Unternehmen bei der Entwicklung von Dosiertechnik für die Herstellung von Rotorblättern für Windkraftanlagen. Mit deren Weiterentwicklung steigen auch die Anforderungen an die Dosier- und Mischsysteme.

Die Konstruktion und der Bau von Windkraftanlagen wird mehr denn je von Extremen dominiert. Zum einen müssen die Anlagen jeder Witterung standhalten. Windgeschwindigkeiten von bis zu 400 km/h können an der Spitze eines Rotorblatts auftreten. Hagel- und Vogelschlag oder sogar Regentropfen können dabei große Schäden an den Vorderkanten verursachen. Zum anderen werden immer neue Superlative erreicht. Derzeit befinden sich Rotorblätter mit einer Länge von etwa 107 Metern im Bau. Dadurch wird der Rotordurchmesser auf deutlich mehr als 200 Meter anwachsen. Bei einer stetig steigenden Blattgröße müssen die Flügelvorderkanten aufgrund der hohen Umfangsgeschwindigkeiten besonders geschützt werden. Nur so können die höchsten Anforderungen an die Lebensdauer der Rotorblätter von mehr als 20 Jahren erreicht und der hohe Wartungsaufwand reduziert werden, um die Windkraftanlagen zur Stromproduktion in Betrieb zu halten.

An die Konstruktion der Anlagen stellt dies besondere Herausforderungen. Denn die Herstellung der Bauteile ist noch immer Handarbeit. Zwar gibt es verschiedene Tendenzen zur Automatisierung der Prozesse, aber noch haben sich diese nicht durchgesetzt. Umso wichtiger ist es, dass die Branche verstärkt an einer Standardisierung der Prozesse arbeitet. Nur so kann die Fertigung effizient gestaltet und eine gleichbleibend hohe Qualität der Bauteile sichergestellt werden. Hier steht vor allem die Senkung der Formbelegungszeiten der investitionsintensiven Blattformen im Vordergrund, weshalb Infusionsprozesse und die nach der Aushärtung folgende Blattverklebung effizienter gestaltet werden müssen.

Materialmengen steigen stetig
Dazu sind vor allem aus dem Bereich der Dosiertechnik Lösungen gefragt, die sowohl höchste Präzision und Zuverlässigkeit bieten als auch gleichzeitig einen reproduzierbaren Produktionsprozess ermöglichen. Je nach Anwendung müssen kleinere oder auch sehr große Mengen an zweikomponentigem Material, vor allem Epoxid- und Polyurethanharz, konstant verarbeitet werden. Bei der Verklebung der Rotorblätter etwa ist die Anforderung auf Klebeharzmengen von deutlich mehr als 300 Litern je Dosieranlage angestiegen. DOPAG berücksichtigt diese Anforderungen bei der Entwicklung der Dosier- und Mischsysteme. Das umfangreiche Portfolio bietet für jede Applikation eine entsprechende Turnkey-Lösung. Die Dosieranlage eldomix verarbeitet nieder- bis mittelviskose zweikomponentige Materialien auf Basis von Epoxid und Polyurethan und eignet sich damit für verschiedene Anwendungen bei der Rotorblattherstellung. Als Beispiel sei hier Leading Edge Protection (LEP) genannt, die Applikation für einen effektiven Schutz der Blattspitzen. Bei diesem Verfahren wird ein zweikomponentiges Polyurethan mit der eldomix dosiert und gemischt sowie anschließend manuell auf die Vorderkanten der Rotorblätter aufgetragen.

Infusionsharz je nach Bedarf dosieren
Allein für den inneren Aufbau des Rotorblatts müssen mit Hilfe des Infusionsverfahrens mehr als 2.000 kg Epoxidharz dosiert, gemischt und infundiert werden – Eine enorme Aufgabe, für die sich die Dosieranlage compomix von DOPAG optimal eignet. Sie verarbeitet bis zu 60 Liter Epoxidharz pro Minute, bei einer Dosiergenauigkeit von bis zu +/- 1 Prozent. Beim Infusionsverfahren werden die Faserhalbzeuge und Sandwichbaugruppen in eine offene Form eingebracht und ein Vakuumaufbau vorbereitet. Über Infusionsschläuche und -ventile wird anschließend das Harz dosiert.

Klebstoffe in großen Mengen verarbeiten
Für das Dosieren und Mischen von großen Klebstoffmengen in der Rotorblattherstellung hat DOPAG eigens die Zahnrad-Dosieranlage gluemix entwickelt. Pro Rotorblatt werden bei der Verklebung der aktuellen Standardblattgrößen von 55 bis 70 Metern mehr als 600 kg davon aufgetragen, wobei die Mengen auf mehr als 1.000 kg pro Blatt bei neueren Blattgenerationen ansteigen werden. Für große Bauteildimensionen und damit hohe Klebstoffmengen wurde ein System entwickelt, das mehr als 700 kg Harzgemisch zur Verfügung stellen kann, ohne einen Fasswechsel durchführen zu müssen. Das Material wird an einer Tankstation luftfrei in die Permanentgebinde auf der Dosieranlage nachgefüllt. Eine Restentleerung der Fässer führt hierbei zu nachhaltigen Material- und Kosteneinsparungen.

Hochwertiger Oberflächenschutz
Damit Rotorblätter auf Dauer stabil und leistungsfähig sind, wird die gesamte Oberfläche mit einem hochwertigen Gel- oder Topcoat geschützt. Dieses Coating wird entweder auf den Verbundwerkstoff aufgetragen oder vorher als In-Mould-Gelcoat in die Form eingebracht. Speziell für diese Anwendungen hat DOPAG die Dosieranlage gelcomix konstruiert. Mit ihr wird das zweikomponentige Material, meist ein Polyurethan, aufbereitet und anschließend manuell aufgetragen.

Fazit
Generell ist die Composites-Branche seit Jahren auf Wachstumskurs. Bauteile aus faserverstärkten Kunststoffen, wie sie auch bei der Herstellung von Windkraftanlagen zum Einsatz kommen, sind in vielen Branchen gefragt. Die Innovationszyklen sind hoch. Dies gilt auch für die Konstruktion von Rotorblättern, bei denen immer größere Dimensionen erreicht werden. Darauf müssen die dosiertechnischen Lösungen in den kommenden Jahren verstärkt ausgelegt werden. Die Dosier- und Mischanlagen müssen dazu in der Lage sein, die steigenden Materialmengen zuverlässig zu verarbeiten und zu einer Standardisierung der Prozesse beitragen. Wer wettbewerbsfähig bleiben will, muss mit dieser Entwicklung Schritt halten und die entsprechenden Lösungen auf dem Markt anbieten. 

Diese Website nutzt Cookies, um bestmögliche Funktionalität bieten zu können. Mit der Nutzung dieser Webseite erklären Sie sich mit der Verwendung von Cookies einverstanden. Mehr Informationen

Close