Entwicklung eines Prüfsystems zur automatisierten Fehlstellenanalyse mittels Röntgentechnik bei Rotorblättern von Windenergieanlagen (RoWiX)

Problemstellung:
Schon kleine Fehler bzw. Schäden bei der Rotorblattherstellung wie Delamination, Lufteinschlüsse usw. können später, beim Betrieb der Windenergieanlagen, zu strukturellen Fehlern an den Rotorblättern und folglich zum Ausfall der Windenergieanlagen und hohen Reparaturkosten führen.
Heute erfolgen sämtliche Fehlstellenanalysen im Rahmen der Qualitätsprüfung von Rotorblattern immer noch ausschließlich manuell. Neben der visuellen Sichtprüfung werden häufig Klopfprüfungen angewandt, bei denen Lufteinschlüsse und Hohlräume durch Änderungen der mit dem menschlichen Gehör wahrgenommenen Töne ermittelt werden. Jedoch sind diese Verfahren durch eine hohe Subjektivität und Oberflächlichkeit gekennzeichnet. Der Faktor Mensch, in Form von Fehlinterpretationen, sowie die schlechte Reproduzierbarkeit und unzureichende Dokumentation führen zu großen Unwägbarkeiten. Ein objektives Prüfverfahren, das den Schaden sowohl lokalisiert als auch charakterisiert, existiert bisher nicht. Weiterhin sind keine Verfahren bzw. Systeme bei den Rotorblattherstellern bekannt, die Fehlstellen erkennen die bereits herstellungsbedingt von Anfang an im Rotorblatt vorliegen.

Projektziel:
Ziel des KMU-innovativ-Projektes RoWiX zwischen EEW-PROTEC GmbH und Hugo Rost & Co. GmbH war die Entwicklung einer neuen Anlage zur automatisierten Fehlstellenanalyse mittels Röntgentechnik bei Rotorblättern für Windenergieanlagen. Mit RoWiX ist eine präzise Erkennung, Visualisierung und Dokumentation von im Rotorblatt vorhandenen Fehlstellen möglich. Der Zeitaufwand der Prüfung der Rotorblätter kann mit der neuen Anlage stark reduziert werden, gleichzeitig können Qualität und Reproduzierbarkeit der Prüfung deutlich erhöht werden.

Vorgehensweise:
Die für die Entwicklung der neuen Anlage notwendigen Entwicklungsleistungen erforderten die enge Zusammenarbeit von Spezialisten aus verschiedenen Technologiebereichen. Aufgabe der Hugo Rost & Co. GmbH im Projekt war die Entwicklung des Röntgenprüfverfahrens, der Röntgentechnik sowie die technische Umsetzung, inkl. einer neuen Softwareumgebung. Die EEW-PROTEC GmbH übernahm die Entwicklung des C-Bogens und der Steuerungstechnik sowie die Anbindung der Prüfanlage an unterschiedliche Trägersysteme.
Die anfangs aufgestellten Anforderungen an die neue Lösung lauteten:
– Die Anlage soll sich für die Fehlstellenanalyse von Rotorblättern unterschiedlicher Länge (bis zu 80 m) und Durchmesser (bis zu 400 cm Flanschdurchmesser) eignen;
– Hohe Detailerkennbarkeit von 200µ für ein Höchstmaß an erkannten Fehlstellen;
– Prüfung von bis zu 5 Rotorblättern pro Tag mit einer Anlage;
– Prüfung der Rotorblätter kann noch vor dem Finishing erfolgen.
Die Vorteile von RoWiX für die Rotorblatthersteller lassen sich wie folgt zusammenfassen:
– Fehlstellen/Defekte können sofort erkannt und nachgebessert werden, bevor das Blatt weiterverarbeitet/montiert wird;
– Geprüfte Blätter werden im Betrieb länger halten. Durch Produktionsfehler bedingte Schäden können somit deutlich reduziert und der mit hohen Kosten verbundene Ersatz von Rotorblättern vermieden werden;
– Jedes Blatt könnte ¿ auf Basis des Messprotokolls ¿ zertifiziert werden und die Garantieverpflichtungen der Hersteller durch entsprechende Versicherungen abgesichert werden.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial:
Im Hinblick auf die Entwicklung und Tendenzen am Markt – im Speziellen am deutschen Markt – zu großen hochgenauen und leichten Werkstücken (aus Composite-Materialien), konnte mit dem Projektergebnis ein funktionsfähiger Weg aufgezeigt werden, die Qualitätssicherung auch von solchen Werkstücken zukünftig wirtschaftlich zu gestalten.
Speziell im Bereich der Rotorblatt-Fertigung ist die herkömmliche Prüftechnik per Ultraschallsensoren und/oder manuelles bzw. halb-automatisches Abfahren der gesamten Rotorblattfläche und deren Analyse ein bekannter aber sehr aufwendiger Lösungsweg. Mit RoWiX konnte ein sowohl technischer als auch wirtschaftlicher Weg aufgezeigt werden, zukünftig diese Aufgaben mit hohem Automatisierungsgrad zu realisieren. Weitere mögliche Anwendungen für RoWiX sind: Vermessen und Digitalisieren (3D) von großen Objekten (z.B. im Kunstbereich), Prüfung von Teilen aus Verbundmaterialien in der Automobil- und Luftfahrtbranchen usw.

• EEW-Protec GmbH
• Hugo Rost & Co. GmbH