Windkraft + erneuerbare Energien
Robuste Qualität für extreme Bedingungen

Produktion von Rotorblättern

Dosiertechnik für die Herstellung von Windkraftanlangen

Rotorblätter sind im Einsatz härtesten Beanspruchungen ausgesetzt. Sie müssen jeder Witterung standhalten. An der Spitze eines Rotorblatts können Windgeschwindigkeiten von bis zu 400 km/h auftreten. Hagel- und Vogelschlag oder sogar Regentropfen können dabei große Schäden an den Vorderkanten verursachen. Zudem werden immer größere Anlagen hergestellt, die Länge der Rotorblätter sowie der Rotordurchmesser wächst stetig.

Schon kleinste Fehler bei der Produktion können daher schwerwiegende Auswirkungen haben. 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. Für die Herstellung von Faserverbundbauteilen bietet DOPAG spezielle Dosier- und Mischsysteme an, die die großen Materialmengen bei der Rotorblattherstellung verarbeiten können und aktuelle Anforderungen an die Produktion optimal abbilden.

Zu unserem Portfolio gehören Infusionsanlagen mit Volumenleistungen von mehr als 60 l/min sowie Klebeharzanlagen, die Massen von  mehr als 30 kg/min verarbeiten. Das ermöglicht minimale Formbelegungszeiten. Aufgrund des hohen Harzverbrauchs bei der Infusion und den Qualitätsanforderungen der Faserverbundbauteile ist der Einsatz von Harzentgasungsanlagen erforderlich. Hier verfügt DOPAG über ein validiertes System, das mehr ales 40 Liter Harz pro Minute entgast. Zusätzlich steht für das Finishing der Rotorblätter ein breites Portfolio von Gelcoat-Anlagen sowie Anlagen für das Mischen von Erosionscoatings und Spachtelmassen zur Verfügung. 

Wir bieten Dosiertechnik für diese Anwendungen:

Infusion

Infusionsharz dosieren

Rotorblätter müssen extremen Belastungen standhalten und sich durch eine hohe Festigkeit bzw. Steifigkeit auszeichnen. Für einen optimalen Zusammenhalt der Bauteile im Inneren sorgt das Infusions-Verfahren. Hierbei werden Faserhalbzeuge mit Infusionsharz durchtränkt. Dazu werden trockene gewebte oder nicht gewebte (Non Crimp Fabrics / NCF) Fasermaterialien in eine offene Form eingebracht und ein Vakuumaufbau mit Infusionsschläuchen und –ventilen vorbreitet. Der Hauptinfusionsschlauch wird anschließend direkt an eine Dosieranlage angeschlossen, welche das Infusionsharz dosiert und in die Form appliziert. Für eine optimale Dosierung des Materials können die DOPAG Dosiersysteme eldomix oder compomix zum Einsatz kommen.

Filament Winding

Faserwickeln mit DOPAG Dosiersystemen

Beim Filament Winding, der Wickeltechnik, werden Zylinder, Rohre und Behälter gewickelt. Die Verbundwerkstoff-Bauteile halten später trotz ihres geringen Gewichts einem hohen Druck stand. Beim Filament Winding werden die Fasern, etwa Kohle- oder Glasfaser, kontinuierlich von einer Rolle durch ein Tränkbad geleitet und anschließend auf einen Wickeldorn aufgewickelt, es entsteht ein vollständig umwickeltes Profil. Im Tränkbad werden die Fasern zunächst imprägniert. Es wird mit Materialien wie Polyurethan- oder Epoxidharz befüllt und muss während des Wickelvorgangs auf einem gleichmäßigen Füllstand gehalten werden. Diese Aufgabe übernimmt beispielsweise das DOPAG Dosiersystem eldomix.

Pultrusion

Pultrudierte Composites-Bauteile herstellen

Rotorblätter enthalten Composites-Bauteile, die mit dem Pultrusion-Verfahren produziert werden. Sie werden im Inneren von Rotorblättern verbaut, um eine höhere Steifigkeit des Rotorblatts sicherzustellen. Dabei werden Kohlenstoff- oder Glasfasern von einer Rolle geführt und durch ein mit Epoxid- oder Polyurethanharz gefülltes Tränkbad geleitet. Das Tränkbad wird zum Beispiel mit der DOPAG eldomix auf konstantem Füllstand gehalten. Anschließend wird der Faserverbund durch Matrizen in ein beheiztes Formwerkzeug gezogen, welches die negative Form des erzeugten Profils aufweist. Die Endlos-Profile in T-, U- oder O-Form werden anschließend individuell der Länge nach zugeschnitten.

Adhesive Bonding

Faserverbundbauteile kleben

Beim Adhesive Bonding werden kleinere Verbundbauteile oder metallische Bauteile verklebt. Zum Einsatz kommt die Applikation auch bei der Herstellung von Rotorblättern für Windkraftanlagen. Anlagen von DOPAG dosieren den Klebstoff entweder manuell oder vollautomatisiert. Der Auftrag kann zum Beispiel in Punkt- und/oder Raupenform erfolgen. In der Windkraftindustrie kommt beispielsweise die DOPAG gluemix zum Einsatz. Diese wurde speziell für den Einsatz bei der Rotorblattherstellung entwickelt und ist in der Lage, große Mengen an Epoxidharz präzise und prozesssicher zu dosieren.

LEP + Putty

Kanten schützen und Unebenheiten ausgleichen

Die Rotorblätter sind extremen Belastungen ausgesetzt. Deshalb ist es wichtig, die Vorderkanten vor Schäden zu schützen. Dazu wird ein zweikomponentiges Polyurethan auf die Vorderkanten der Rotorblätter aufgetragen – Leading Edge Protection (LEP). Auch im höchst exakten Herstellungsprozess kann es vorkommen, dass die Oberfläche des Blattes am Ende des Produktionsprozesses kleine Unebenheiten aufweist. Beim Putty-Verfahren werden diese Hohlräume mit einer Spachtelmasse auf Basis von 2K-Polyurethan gefüllt, damit die Oberfläche des Rotorblatts eine durchgängig glatte Struktur aufweist. Das zweikomponentige Material kann für beide Anwendungen mit der eldomix von DOPAG aufbereitet werden.

Gelcoat

Oberflächenschutz für Composites-Bauteile

Da Composites-Bauteile extremen Umwelteinflüssen ausgesetzt sind, ist ein entsprechender Oberflächenschutz notwendig. Dieser wird entweder als Gelcoat auf den Verbundwerkstoff aufgetragen oder vorher als In-Mould-Gelcoat aufgebracht. Das heißt, der Oberflächenschutz wird in der Form, zum Beispiel vor dem Infusion- oder RTM-Prozess, aufgetragen. Für Gelcoat-Anwendungen bei der Rotorblattherstellung hat DOPAG die Dosier- und Mischanlage gelcomix entwickelt. Mit ihr wird das zweikomponentige Material, ein Epoxidharz oder Polyurethan aufbereitet und anschließend manuell auf die Formoberfläche aufgetragen.

Anwenderberichte

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  1. Dosiertechnik für die Rotorblattfertigung

    Dosier- und Mischanlagen kommen in der Rotorblattfertigung bei verschiedenen Anwendungen zum Einsatz. DOPAG stellt die Anlagen vor. 

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gluemix: Dosieranlage für das Verarbeiten von Epoxid in der Windindustrie

Das System für die Herstellung von Rotorblättern

Trends in der Rotorblattherstellung

Die Entwicklung der vergangenen Jahre hat gezeigt, dass die Rotorblätter von Windkraftanlagen immer größere Dimensionen annehmen. So konnte dank der Kohlenstofffaserhalbzeuge im Verbund mit üblichen Glasfaserwerkstoffen eine Blattlänge von mehr als 100 Metern realisiert werden. Durch den gestiegenen Bedarf an verstärkenden Faserlagen verlängern sich die Formbelegungszeiten. Die Tonnagen für Infusions- und Klebeharze sowie Coating-Materialien steigen. Das bedeutet, dass die Anlagen zur Bereitstellung gemischter Materialien diesen wachsenden Anforderungen gerecht werden müssen. Das gilt auch für die besonders hohen Qualitätsanforderungen im Offshore-Bereich.

Ein Rotorblatt besteht in der Regel aus Glasfaserverbundwerkstoffen und Verstärkungsmaterialien wie Balsa oder Schaumwerkstoffen zur Übertragung der Schubspannungen. Der Produktionsprozess beginnt mit der Fertigung von Ober- und Unterschale. Als erste Schicht wird ein Gelcoat mit Hilfe der Dosieranlage gelcomix aufgetragen, um dem Bauteil eine qualitativ hochwertige Oberfläche zu verleihen. Anschließend werden trockene Faserhalbzeuge in die Form eingelegt, mit sogenannten Hilfsstoffen versehen und schließlich das gesamte Bauteil mit einer Folie vakuumdicht verschlossen und evakuiert. Das gewährleistet größtmögliche Porenfreiheit.

Weitere Schritte sind die Entgasung des Infusionsharzes und der eigentliche Infusionsprozess. Die Entgasung ist notwendig, da sich im Material sowohl durch den Kontakt mit der Luft als auch durch den Transport einige Luftblasen sammeln können, was im Vakuumaufbau zu ungewünschten Lufteinschlüssen im Faserverbund führen kann. Eine Entgasung entfernt auch kleinste Blasen zuverlässig aus dem Material. Die Infusionsanlage vom Typ compomix BL ist über Schläuche direkt an den Vakuumaufbau angeschlossen. Alternativ sind auch Pufferbehälter möglich, die mit gemischtem Material gespeist und ebenfalls über Infusionsschläuche angeschlossen werden. Nach der Infusion wird die Form ausgehärtet. Die Temperatur bei diesem Prozess wird genau überwacht und geregelt, damit es zu keiner Materialschädigung aufgrund der exothermen Reaktion des Harzes kommt.

Ist das Bauteil vollständig ausgehärtet, werden alle Hilfsstoffe entfernt und die Verklebung der Versteifungselemente und der beiden Schalenhälften beginnt. Das Auftragen der Klebstoffraupen erfolgt mit einer Klebstoffmischanlage vom Typ gluemix. Ist dieser Prozess beendet, werden die Formhälften geschlossen und ein vollständiges Rotorblatt entsteht.

Das Kleben und Dichten gehört zu einer immer beliebter werdenden Methode, um Bauteile schraubenfrei miteinander zu verbinden. Mit DOPAG Anlagen erfolgen Applikationen zuverlässig und präzise.

  1. compomix BL

    compomix BL

    Die Anlagen der Baureihe compomix sind spülmittelfreie, kompakt aufgebaute Dosieranlagen.

  2. eldomix

    eldomix

    Die Anlagen der Baureihe eldomix 100/600 sind spülmittelfreie, kompakt aufgebaute Zahnradpumpen-Dosieranlagen.

Für die Herstellung von Faserverbundbauteilen bietet DOPAG prozesssichere Lösungen für sämtliche Applikationen wie RTM, Filament Winding, Infusion, Pultrusion, etc.

  1. compomix BL

    compomix BL

    Die Anlagen der Baureihe compomix sind spülmittelfreie, kompakt aufgebaute Dosieranlagen.

  2. eldomix

    eldomix

    Die Anlagen der Baureihe eldomix 100/600 sind spülmittelfreie, kompakt aufgebaute Zahnradpumpen-Dosieranlagen.

  3. gelcomix

    gelcomix

    Die gelcomix ist eine spülmittelfreie, kompakt aufgebaute Zahnradpumpen-Dosieranlage.

  4. gluemix

    gluemix

    Die gluemix ist eine spülmittelfreie, kompakt aufgebaute Zahnradpumpen-Dosieranlage.