Leichtbau-Design von Rotorblättern (Forschung)


Im Rahmen des Projektes WALiD befasst sich ein Konsortium von 11 Unternehmen aus 7 EU-Staaten mit der Entwicklung neuer thermoplastischer Verbundstoffe für den Einsatz in Rotorblättern von Offshore-Windanlagen. Durch eine Verbesserung von Design und Material soll eine Gewichtsreduktion der Rotorblätter erreicht und damit die erwartete Lebensdauer verlängert werden. Außerdem sollen die thermoplastischen Verbundstoffe im Gegensatz zu den aktuell hauptsächlich verwendeten Materialien auf Duroplast-Basis recycelbar sein.Das vierjährige Forschungsprojekt beschäftigt sich dabei mit verschiedenen Bereichen des Rotorblatts.

Rotorblattspitze

Eine Gewichtsreduzierung an der Rotorblattspitze führt zu einer geringeren Belastung des Blattanschlusses und hat einen großen Einfluss auf das Gesamtgewicht des Rotorblattes.

Blattaußenhülle

Damit in der gesamten Struktur des Blatts Gewicht reduziert werden kann, wird das Projekt die flächenmäßig größten Bauteile der äußeren Blatthülle, die aus einem Sandwichaufbau besteht, untersuchen. Im WALiD Projekt werden neue modifizierte Thermoplast-Mischungen für Sandwichkernmaterialien sowie Deckschichten verwendet, die den Anforderungen für die Verwendung in großen Offshore-Anlagen entsprechen. Hierfür wird die Einbindung von Nanopartikeln und –fasern zur Erreichung einer höheren Festigkeit des Materials untersucht.

Innere Struktur

Die innere Verbindung der beiden Sandwichstrukturen der Außenhaut wird im Projekt ebenfalls optimiert. Dazu werden neue Designansätze untersucht, die mit thermoplastischen Materialien realisiert werden. Die Kombination aus thermoplastischen Schäumen mit optimierten Faserverbundwerkstoffen als Deckschichten sorgt für reduziertes Gewicht und neue Herstellungsmöglichkeiten.

Beschichtung

Rotorblätter aus faserverstärkten Thermoplasten benötigen zusätzlichen Schutz vor Umweltbelastungen wie Erosion, Abrieb, Verschmutzung und Vereisung. Erosion wird bei Offshore-Windanlagen insbesondere durch Tropfenschlag verursacht, was eine Beschichtung mit gummiartigem Charakter erfordert, die aber trotzdem eine kratzfeste Oberfläche haben muss. Im WALiD- Arbeitspaket ist die Festlegung einer Beschichtung mit optimaler Beschaffenheit enthalten. Gleichzeitig werden thermoplastische Beschichtungen mit anisotropem Charakter entwickelt. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Haftfähigkeit, da die Beschichtung auf thermoplastischen Verbundstoffen halten muss.

Blattanschluss

Der Blattanschluss muss die größte Belastung tragen. Das Biegemoment ist an der Verbindungsstelle von Rotorblatt und Lager am größten, daher ist an diesem Punkt Beanspruchbarkeit und Festigkeit essenziell. Im WALiD Projekt soll durch optimale Anwendung von unidirektionaler Faserverstärkung (UD Schichten) zu verbesserten Verbindungskonzepten führen. Mit der veränderten Materialzusammensetzung lassen sich auch neue Designkonzepte untersuchen, die im Rahmen des Projekts untersucht werden.

Forschungsprojekt WALiD

Pin ForschungProjektpartner: Fraunhofer ICT, Smithers Rapra and Smithers Pira Ltd, TNO Maritime Material Performance Centre, Archimedes International, PPG Industries, Inc, Comfil ApS, Loiretech, Coriolis Composites, NEN, Windrad Engineering GmbH, Norner AS
Gefördert durch: Europäische Union / 7. Rahmenprogramm (FP7/2007-2013) / Finanzhilfevereinbarung Nr. 309985