Windenergie
Komponenten für Offshore-Windkraftanlagen aus dem 3D-Drucker
Ein Wissenschaftsteam entwickelt den weltweit größten 3D-Drucker für Offshore-Windenergieanlagen. Die Technologie ermöglicht eine flexiblere und nachhaltigere Produktion von Turbinenkomponenten.
Windkraftanlagen beinhalten komplexe Komponenten. In der sogenannten Gondel, die sich am oberen Ende des Windkraftturms befindet, sind die Maschinensysteme eingebaut. Sie sorgen für den Betrieb der Anlage. Offshore-Windkraftanlagen sind besonders stark und leistungsfähig und die Maschinensysteme entsprechend groß. Ihre in der Gondel integrierten Gussstahl-Elemente sollen zukünftig mithilfe des 3D-Drucks gefertigt werden. An diesem Ziel arbeitet das Forschungsteam im Verbundvorhaben "ACC" (kurz für Advance Casting Cell: die Bezeichnung des großformatigen 3D-Druckers, der im Projekt für die additive Fertigung von Sandformen für den Metallguss entwickelt wird).
So sollen Schlüsselkomponenten der Offshore-Windturbine Haliade-X von GE Renewable Energy künftig in 3D-gedruckten Gussformen hergestellt werden. Durch den Einsatz von 3D-Druck-Technologien können Gussformen vor Ort gefertigt werden. So lassen sich Transportkosten verringern und die CO2-Bilanz der Windkraftanlagen-Produktion verbessern. Der ACC-3D-Drucker soll die Produktionszeit der Formen von mindestens zehn auf zwei Wochen verkürzen. Zudem können die Druckverfahren so konfiguriert werden, dass Sandgussformen mit einem Durchmesser von bis zu 9,5 Metern und für Gussteile mit einem Gewicht von über 60 Tonnen gedruckt werden können. Hierfür wird ein Druckverfahren genutzt, das auf der sogenannten "Binder-Jetting-Technologie" des 3D-Drucksysteme-Herstellers voxeljet basiert. Dies übertrifft die nutzbare Druckfläche des zurzeit größten 3D-Sanddruckers um mehr als das Achtfache.
Christian Träger, Director Sales & Marketing bei voxeljet, sagt: "Die Testform, die wir 2019 für GE gedruckt haben, bestand aus Dutzenden von Einzelteilen. Mit dem ACC wollen wir die Anzahl deutlich reduzieren. Zudem können die Formen dank der geometrischen Freiheit des 3D-Drucks in Bezug auf Funktionalität und Materialverbrauch optimiert werden. Das ermöglicht völlig neue Gussdesigns, die die Effizienz der Turbinen weiter steigern können."
Nach dem Projektstart am 01. September 2021 plant das Wissenschaftsteam erste Drucktests für das erste Quartal 2022. Im Forschungsprojekt ist neben GE Renewable Energy und voxeljet das Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV als Verbundpartner für gieß- und werkstofftechnische Fragen sowie die digitale Prozessüberwachung zuständig. Das Vorhaben wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. (av)
