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Forschungsprojekt Blademaker: Prozesskette für industrialisierte Rotorblattfertigung gestartet

Forschungsprojekt BlademakerProzesskette für industrialisierte Rotorblattfertigung gestartet

Im Forschungsprojekt Blademaker zur Automatisierung in der Rotorblattfertigung hat die Integration der einzelnen Prozessschritte in den Fertigungsablauf begonnen – Prozessänderungen sowie der Einsatz neuer Materialien sollen Kosteneinsparungen von mindestens zehn Prozent in der Produktion erzielen.

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Fraunhofer BladeMaker Werkzeugform prüfen

Nach der Inbetriebnahme des Fertigungsportals im letzten Frühjahr wurde nun der nächste Meilenstein im Verbundprojekt Blademaker erreicht: die Integration der Prozessschritte als Grundlage für einen prototypischen Gesamtablauf hat begonnen. Erster Schritt ist die Produktion des ersten Steges mit Direktinfusion, darauf folgen die Stegfertigung mit Polyurethan-Schaumkernelementen, die Fertigstellung der ersten Hälfte des Formwerkzeugs sowie die Erprobung eines neuen Greifprinzips für das Handling von Zuschnitten. Bis zum Projektende am Jahresende sollen alle optimierten Prozesse zusammengeführt und an den Fertigungsablauf angepasst worden sein. Mindestens zehn Prozent Einsparungen bei der Rotorblattfertigung sowie spürbare Qualitätssteigerungen haben sich die 16 Projektpartner, zu denen das Fraunhofer IFAM, und das Fraunhofer IWES gehören, zum Ziel gesetzt.

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Neue Materialien, optimierte Prozesse

Der Fertigungsablauf soll einen Automatisierungsgrad von rund 60 Prozent erreichen. Dafür nutzt der im Projekt erarbeitete Industrialisierungsansatz neue Materialien, optimierte Prozesse und zeigt an einem IWES-eigenen Blattdesign die Vorteile dieser Art der Fertigung auf. Das Blattdesign erfolgte auf Basis eines vereinfachten, von IWES-Mitarbeitern entwickelten Turbinenmodells mit einer Nennleistung von 1,5 Megawatt. Ein Beispiel aus dem Bereich Prozesstechnik ist die Fertigung der Form ohne Urmodell, die eine Zeitersparnis von mehreren Wochen ermöglicht. Vor Fertigung des Formwerkzeugs für ein Rotorblatt wird üblicherweise ein Urmodell erstellt, Nach dieser Vorgabe wird dann im nächsten Schritt das Formwerkzeug gemäß Blattgeometrie durch manuelle Prozesse abgeformt.

Frauhofer BladeMaker Greifwerkzeug

Durch den Einsatz einer CNC-Steuerung kann in Verbindung mit den entsprechenden CAD-CAM-Tools eines Projektpartners die Übergabe der Designdaten an die Fertigungsplanung direkt erfolgen. Dies soll bei allen maschinengebundenen Prozessen erfolgen. Aktuell wurde damit im Blademaker-Projekt das Formwerkzeug für das 18 Meter lange Wurzelsegment eines insgesamt 40 Meter langen Rotorblattes ohne Urmodell gefertigt. Dieser Direct-Tooling-Ansatz ermöglicht eine Zeiteinsparung von etwa zwei Wochen. Komplettiert wird die Form mit einem elektrischen Heizsystems auf Kohlenstofffaserbasis.

Stegkern aus Polyurethan reduziert Kosten

Der Steg wird häufig als Sandwichkonstruktion hergestellt, um hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht zu erzielen. Diese Komponente ist eines der zentralen Bauteile zur Erhöhung der Beulsteifigkeit. Ziel im Projekt Blademaker ist es, den Kern des Stegs aus Polyurethan aufzubauen. Anstelle von Kits aus PVC werden großflächige Elemente vorgefertigt und eingelegt. Der Vorteil: Kostenersparnis.

Fraunhofer Schema Polyurethan

Auch für die Handhabung von gestapelten Zuschnitten mit hohen Flächengewichten und fixierten Zuschnittpaketen (Preform) wurde ein neuer Ansatz entwickelt: ein Greifwerkzeug fasst mehrere ebene Lagen und platziert diese auf einem Träger, wo er den nächsten Schritt der Umformung erfährt. Danach wird der umgeformte Stapel mit dem Greifsystem punktgenau im Formwerkzeug platziert.

Bis zum Projektabschluss zum Jahresende soll die Integration und Demonstration aller Teilprozesse erfolgt sein: Die Maschinen müssen punktgenau eingestellt werden, der Wechsel der Prozessköpfe und somit die Umstellung auf den nächsten Fertigungsschritt, ausgeführt am gleichen Maschinenplatz, verlangt exakte Abstimmung. as

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