Projekt 00470/01

Entwicklung und Errichtung einer halbautomatischen Rotorblattfertigung

ProjekttrÀger

ENERCON- Aero GmbH
Dreekamp 5
26605 Aurich
Telefon: 04941/9270

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

EinfĂŒhrung von Material sparenden Fertigungsverfahren in die Fertigung von hochwertigen Faserverbundbauteilen sowie Einrichtung von ergonomischen und Umwelt schonenden ArbeitsplĂ€tzen. Dabei sollten die Vorteile (FlexibilitĂ€t) des konventionellen Handlaminates beibehalten und mit den VorzĂŒgen (QualitĂ€t und reduzierter direkter Kontakt) der Prepregbauweise kombiniert werden, wĂ€hrend die Nachteile dieser Verfahren (hoher Materialverbrauch bei Prepregbauweise und hĂ€ufiger direkter Kontakt mit dem Harz beim Handlaminat) vermieden bzw. wesentlich verringert werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDurch den Einsatz von ImprĂ€gnieranlagen zum TrĂ€nken der Glasgewebebahnen mit integrierter Zuschnittmarkierung und der Option, Konturen zu trĂ€nken, wurde der Materialverbrauch durch gleichzeitige Optimierung der Zuschnitte und das kontinuierliche Dosieren und Mischen nur der momentan auch wirklich benötigten Harzmengen reduziert ebenso wie direkte Kontakt der Mitarbeiter mit den Kunstharzen bei diesen ArbeitsgĂ€ngen vermieden. Beim ImprĂ€gnieren der Fiberglasrovings wurde der TrĂ€nkvorgang durch die Konstruktion der Maschine und durch die AusfĂŒhrung des Fadenlaufes sehr effektiv gestaltet. Es ergeben sich dadurch auch bei hohen Durchsatzmengen kleine BĂ€der und es befinden sich nur geringe Mengen Harz im System. Der Transport und das Einlegen der großflĂ€chigen, langen und vorimprĂ€gnierten Halbzeuge in die Formen wird sicher und einfach mit einem neu entwickelten Verfahren bewĂ€ltigt. Die Rotorblattflansche werden mit diamantbestĂŒckten Werkzeugen unter Verwendung von Wasser als KĂŒhl- und Schmiermittel staubfrei und sehr effektiv bearbeitet. Das AushĂ€rten und Tempern der Bauteile erfolgte zunĂ€chst in einer großen beheizbaren Kabine mit Umluft. Mit zunehmendem Produktionsvolumen wurde der AushĂ€rtungsprozess durch die direkte Beheizung der Formen mit Heißwasser bzw. durch gezielte Beheizung nur der auszuhĂ€rtenden Bereiche an den Bauteilen ergĂ€nzt und zum Teil ersetzt. Der konstruktive Aufbau der RotorblĂ€tter wurde vereinfacht und an die Fertigungsmethoden angepasst. Die Vermeidung von Rest- bzw. Abfallstoffen erfolgt im Wesentlichen durch Optimierung der Zuschnitte und der eingesetzten Materialmengen. Eine RĂŒckgewinnung der Reinigungsmittel erfolgte durch Destillation im Hause. Das eigene Recyclat erwies sich jedoch als qualitativ minderwertig, daher werden verunreinigte Reinigungsmittel an den Lieferanten zur weiteren Aufbereitung zurĂŒckgegeben.


Ergebnisse und Diskussion

Die ImprĂ€gnieranlage fĂŒr Gewebebahnen stellt gegenĂŒber den bisher ĂŒblichen Verfahren einen wesentlichen Fortschritt in Bezug auf Materialverbrauch, FlexibilitĂ€t und Belastung am Arbeitsplatz dar. Diese Anlage ist nach der Überwindung von Anfangsproblemen eines der wesentlichen Produktionselemente der Produktion geworden. Weitere Entwicklungsschritte sind noch bei der Weiterverarbeitung (Handhabung der getrĂ€nkten Gewebebahnen und Einlegen dieser in die Formen) der Gewebebahnen sinnvoll und mittelfristig erforderlich. Die TrĂ€nk- und Ziehanlage fĂŒr RovingstrĂ€nge hat sich ebenfalls bewĂ€hrt und konnte auch flexibel an Änderungen im Produktionsablauf angepasst werden.

Geplant, aber noch nicht ausgefĂŒhrt, ist in diesem Bereich das automatische Ziehen und AblĂ€ngen der StrĂ€nge und daran anschließend auch ein automatisiertes Assemblieren der einzelnen StrĂ€nge zu den Rovinggurten. Von diesen Maßnahmen wird eine weitere Reduzierung des direkten Kontaktes der Mitarbeiter mit dem noch flĂŒssigen Harz-HĂ€rtergemisch und QualitĂ€tsverbesserungen durch den dann kontinuierlich möglichen Ziehvorgang gegenĂŒber dem jetzigen Taktverfahren erwartet. Die Bearbeitung der Rotorblattflansche (Krafteinleitung) hat sich in der ausgefĂŒhrten Form (nasse Bearbeitung mit Diamantwerkzeugen) bewĂ€hrt. Die Belastung durch Staub entfĂ€llt in diesem Bereich vollstĂ€ndig und das Wasser wird vor dem Ableiten aufbereitet. Eine Automatisierung dieses Bereiches erwies sich anfangs nicht als sinnvoll, da die Bearbeitungszeit im Vergleich zur RĂŒstzeit relativ gering ist und eine Überwachung des Bearbeitungsvorgangs in jedem Falle erforderlich wĂ€re. Mit dem Einsatz separater, vorgefertigter Flansche wurde spĂ€ter eine Automatisierung der Flanschbearbeitung verwirklicht.

Nicht bewĂ€hrt hat sich das Vorhaben, alle OberflĂ€chennacharbeiten zur Vermeidung von Staubemissionen nass auszufĂŒhren. Die damit verbundenen Nachteile (feuchte Arbeitsumgebung und großflĂ€chige Trocknung der Bauteile) waren derart, dass dieser Weg aufgegeben und auf trockene Bearbeitung mit Punktabsaugung an den Bearbeitungswerkzeugen umgestellt wurde. Die fĂŒr die nasse Bearbeitung vorhandenen Einrichtungen fĂŒr die Wasseraufbereitung konnten fĂŒr die Flanschbearbeitung weiter benutzt werden. Die KlebeflĂ€chenvorbereitung konnte durch die konstruktive Gestaltung auf ein Minimum reduziert werden. Das Dosieren, Vermischen und der Auftrag des Klebeharzes auf die großen Bauteile wurde in Zusammenarbeit mit dem Harzlieferanten und einem Anlagenhersteller zu einer teilautomatisierten Lösung weiterentwickelt, um die QualitĂ€t zu verbessern, den Materialeinsatz zu reduzieren und die Belastung der Mitarbeiter zu minimieren. Der Einsatz von Aluminium fĂŒr die Negativmulden der RotorblĂ€tter hat sich in mehrfacher Hinsicht bewĂ€hrt. Hervorzuheben sind die schnelle VerfĂŒgbarkeit der Formen, die hohen Standzeiten im Vergleich zu GFK-Formen, die unempfindlichen OberflĂ€chen und die hervorragende WĂ€rmeverteilung beim AushĂ€rten der Bauteile durch die gute WĂ€rmeleitung des Materials. Dieser Vorzug machte sich nach der AusrĂŒstung der Formen mit einer Warmwasserbeheizung nochmals positiv bemerkbar. Der Nachteil der höheren WĂ€rmeausdehnung ist bei den bisher gebauten TeilegrĂ¶ĂŸen bis 33 m LĂ€nge noch beherrschbar. Wesentlich fĂŒr den Erfolg der Maßnahmen war die konsequente Abstimmung der Rotorblattstrukturen mit den Fertigungseinrichtungen. Diese erfolgte sowohl durch Vereinfachungen in der Konstruktion als auch durch die Ausnutzung der durch die Einrichtungen gegebenen neuen Möglichkeiten und war nur durch die enge Zusammenarbeit zwischen der Konstruktion und der Fertigung in diesem Umfang ĂŒberhaupt möglich. Die eigene RĂŒckgewinnung und Weiterverwertung von Reststoffen (insbesondere Reinigungsmittel) wurde versucht, erwies sich aber auf Grund der konsequenten Mengenreduzierung als auf die Dauer nicht sinnvoll. Die Reststoffe werden daher soweit möglich an die Lieferanten oder Dritte zur Weiterverwertung bzw. Aufarbeitung abgegeben.


Öffentlichkeitsarbeit und PrĂ€sentation

Die ImprĂ€gnieranlage fĂŒr Glasgewebebahnen wurde auf der Verbundwerk `93 in Wiesbaden vorgestellt und erhielt dort wegen ihrer neuartigen Funktionen (Zuschnittmarkierung und KonturentrĂ€nken) einen Innovationspreis.


Fazit

Das Projekt konnte bisher in wesentlichen Teilbereichen erfolgreich durchgefĂŒhrt werden. Die Ziele - Ressourcen schonen durch sparsamen Materialeinsatz und Reduzierung des direkten Kontaktes der Mitarbeiter mit den Laminierharzen - wurden erreicht. Einige Teilbereiche des Projektes, die auf weitere Fortschritte durch zunehmende Integration und Vernetzung der verschiedenen Fertigungsschritte zielen, konnten auf Grund von Verzögerungen in anderen Bereichen noch nicht ausreichend bearbeitet werden; hier sind noch weitere Arbeiten erforderlich.

Übersicht

Fördersumme

963.785,20 €

Förderzeitraum

13.05.1992 - 25.07.2000

Bundesland

Niedersachsen

Schlagwörter

Klimaschutz
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik