Teilautomatisiertes preforming zur Qualitätssicherung und Verkürzung von Fertigungszeiten bei der Herstellung von Rotorblättern von Windenergieanlagen

Abstract

Rotorblätter von Windenergieanlagen werden aufgrund des guten Verhältnisses von Steifigkeit und Gewicht zu großen Teilen aus Faserverbundwerkstoffen gefertigt. Dabei kommen hauptsächlich Glasfasern (GF) als verstärkendes Material sowie duroplastische Harze als Matrix zur Anwendung.Um die wachsenden Herausforderungen des Offshore‐Einsatzes von Windenergieanlagen, insbesondere die steigende Rotorblattgröße, technisch und wirtschaftlich erfolgreich bewältigen zu können, wird die Verkürzung der Fertigungszeit sowie der zunehmende Qualitätsanspruch an die Rotorblätter eine immer stärkere Rolle einnehmen.Um diese Ansprüche erfüllen zu können, beschäftigen sich das Bremer Institut für Konstruktionstechnik und das Unternehmen Abeking & Rasmussen Rotec GmbH & Co KG unter anderem mit der Handhabung und Erstellung von sogenannten Preforms, dies sind trockene, textile Halbzeuglagen, die als vorgeformter Lagenstapel in den Fertigungsprozess des Rotorblattes eingebracht werden. Mit Hilfe der Technologie des Preformings ist es möglich, Bereiche der Fertigung zu parallelisieren. Dies ist ein großer Vorteil bei der Produktion, da aufgrund der notwendigen Temperzeiten, alle anderen Fertigungsschritte möglichst zeitoptimiert gestaltet werden müssen, um kurze Zykluszeiten zu realisieren.Betrachtet werden soll die Handhabung von textilen Halbzeugen, insbesondere das preforming und dessen Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit der Faserverbundfertigung. Ebenfalls sollen die Aspekte der Qualitätssicherung in Verbindung mit dem preforming aufgezeigt werden und mögliche Ansätze zu einer Teilautomatisierung gegeben werden.

Towards automation of wind energy rotor blade production: a review of challenges and application examples

“…Due to its limited size, the component root ring is the first choice for textile preforming. The approach is presented by [137,138] in the joint research project preblade [139]. In this project, a demonstrator based on a gantry robot with a material supply unit and cutting unit (only length) and a handling effector is developed for the process of automated production.…”

Local Structure Fixation in the Composite Manufacturing Chain

“…The actual development and design of the preform only partly fulfils quality standards required for highly technological applications. The common insufficiencies in the manufacturing process are geometry deviations during formation and subsequent stacking processes [6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16]. It results from the thread displacement and falling apart the textile structure during formation [17,18].…”