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.

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.

Greifer für den automatisierten Pick-and-Place-Prozess für gestapelte und größere Zuschnitte und konsolidierte Preforms. (Bild: Fraunhofer IWES)

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.