Entwicklung eines transportablen, teilautomatisierten Unterwasser-Reparatursystems für Offshore-Anlagen (Unterwasserreparatur)

Problemstellung
In den nächsten Jahren wird die installierte Anzahl von Offshore-Windenergieanlangen stark ansteigen. Die Funktionssicherheit der Anlagen ist für eine zuverlässige und effiziente Energieversorgung unerlässlich. Die Baugruppen der Windenergieanlagen sind durch Wind, Salzwasser und Wetter hohen chemischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt. Insbesondere bei Schweißnähten kann es zu Rissen kommen, die weiter fortschreiten und zum Totalausfall der Anlage führen können. Aufgrund des hohen Reparaturaufwandes dieser Anlagen ist ein Bauteilversagen zu verhindern und die Rissbildung bzw. der Rissfortschritt zu unterbinden. Mit aktuellen Reparaturverfahren, wie beispielsweise dem manuellen Metallschutzgasschweißen oder Elektrodenschweißen, ist es bislang nur begrenzt und unter großem Aufwand möglich, solche Schädigungen am Bauteil vor allem unter Wasser zu reparieren.

Projektziel
Im KMU-innovativ Projekt Unterwasserreparatur wird eine Demonstrationsanlage entwickelt, die eine automatisierte und effektive Reparatur unter Wasser bis zu einer Tiefe von 50 m ermöglicht. Mittels einer in der Fertigungstechnik bewährten Schweißtechnologie, dem Rührreibschweißen (Friction Stir Welding), soll eine Reparatur der Risse ohne weitere Vorarbeiten, ohne Zusatzwerkstoffe bzw. Schutzgase und vor allem ohne Aufhärtung der umgebenden Schweißnahtbereiche ermöglicht werden. Mit dem Reparatursystem wird die Qualität erhöht und der Zeitaufwand gleichzeitig deutlich reduziert.

Vorgehensweise
Dazu werden zunächst die funktionalen und technischen Anforderungen an das Reparatursystem, wie z. B. Montage und Haltbarkeit unter den üblichen harten Umgebungsbedingungen auf hoher See, Sicherstellung der erforderlichen Flexibilität und zu gewährleistende Haltekräfte, präzisiert. Das Reparatursystem besteht aus einem Befestigungssystem und einem Schweiß-Modul, welche ebenso wie die Schweißtechnologie konzipiert, entwickelt, realisiert und unter Wasser erprobt werden. Das Schweiß-Werkzeug soll in voller Länge über den fehlerhaften Bereich verfahren werden können, sodass der Riss im Bereich des Werkzeuges am Ende vollkommen geschlossen wird.

Verwertungspotenzial und erwartete Ergebnisse
Die Entwicklung des flexiblen Systems bedeutet einen deutlichen Fortschritt für Unterwasser-Reparaturmöglichkeiten von Offshore-Bauwerken. Damit ist es zukünftig möglich, Reparaturen effizient, schnell und wirtschaftlich vor Ort durchzuführen. Ein Einsatz des neuartigen Verfahrens im europäischen Raum wird geschätzt an 60 Offshore-Anlagen pro Jahr erforderlich sein. Darüber hinaus kommt das Verfahren für alle weiteren Baustrukturen im Unterwasserbereich in Frage, beispielsweise für Ölplattformen und Spundwände bei tiefen Baugruben.

• BALTIC Taucherei-und Bergungsbetrieb Rostock GmbH
• Ingenieurtechnik und Maschinenbau GmbH
• Paatz Viernau GmbH
• Technische Universität Ilmenau