Leichtbau auf den Punkt: Ein modulares Rotorblatt mit pultrudiertem Holm, austauschbarer Vorderkante und naturfaserverstärkten Thermoplasten verbindet Leichtbau in der Windkraft mit Reparaturfähigkeit und besserer Kreislaufführung.
Rotorblätter für Windkraftanlagen sollen sich künftig leichter reparieren, teilweise austauschen und besser recyceln lassen. Das zeigt das Fraunhofer IWU gemeinsam mit Partnern im EU-Projekt Recreate an einem Demonstrator für ein Windkraft-Rotorblatt. Im Mittelpunkt stehen Materialauswahl, Fügeverfahren und Design. Verschleißende Komponenten sollen austauschbar werden und zusätzlich aus recyclingfähigen Materialien bestehen.
Besonders die Vorderkante der Rotorblätter ist ein kritischer Bereich. Sie ist Wind, Staub und Regen ausgesetzt und verschleißt je nach Standortbedingungen zuerst. Die Idee der Forschenden: Im Demonstrator ist sie deshalb nicht fest in die Gesamtstruktur integriert, sondern als austauschbares Modul ausgeführt. Die Vorderkante aus Thermoplast und Naturfasern ist über eine lösbare Klebeverbindung montiert. Wird sie rechtzeitig ersetzt, lässt sich auch der Wirkungsgrad der Anlage über längere Zeit stabil halten.
Der Aufbau des Forschungsrotorblatts ist modular. Ein durchgehender tragender Holm bildet die Basis, weitere Komponenten werden daran befestigt. Der Holm soll pultrudiert gefertigt werden. Für die Vorderkante sieht das Projektteam Organobleche vor, die erwärmt und in einem automatisierten Prozess umgeformt werden. Damit zielt der Demonstrator nicht nur auf längere Nutzungsdauer, sondern auch auf eine wirtschaftlichere Fertigung in Europa.
Beim Material setzen die Partner auf naturfaserverstärkte Thermoplaste. Nach Angaben des Fraunhofer IWU eignen sie sich für Strategien wie Wiederverwendung, Reparatur, Aufarbeitung und Recycling besser als glasfaserverstärkte Thermoplaste. Vor allem beim mechanischen Recycling verhalten sie sich robuster, weil sie die unvermeidliche Faserverkürzung besser tolerieren.
Im EU-Projekt Recreate arbeiteten rund 20 Partner aus Forschung und Industrie koordiniert vom Politecnico di Milano (Italien), an Recyclingtechnologien für kreislauffähige Faserverbundkunststoffe. An der Gestaltung und Fertigung des Demonstrators für wiederverwendbare Faserverbundstrukturen eines Windkraftrotorblatts waren neben den Instituten Fraunhofer IWU und Fraunhofer WKI die Unternehmen Invent, RES-T und Rescoll Applus beteiligt.
Das Projekt wurde durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 202 der Europäischen Union unter der Finanzhilfevereinbarung Nr. 101058756 gefördert.
Weitere Projektpartner: Tampere University (Finnland), ICAM Ouest (Frankreich), University of Patras (Griechenland), Fundacion Gaiker (Spanien), CNRS (Frankreich), Invent (Deutschland), Iris Technology Solutions (Spanien), Cobat Compositi (Italien), Rescoll (Frankreich), N. Benasedo (Italien), Carbon Cleanup (Österreich), EDAG Engineering Group (Schweiz), HEAD Sport (Österreich), Geven (Italien), Apra Europe (Belgien), AVK – Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe (Deutschland), Grifo Multimedia (Italien), Giacomelli Media Management (Slowenien)
Bild oben: Aufbau des Forschungsrotorblatts: Pultrudierter Holm (Spar); die Rippen (Rips) bestehen aus Material, das die Forschenden aus einem ausgedienten Rotorblatt herausgeschnitten haben, als Beispiel für die zumindest teilweise Weiterverwendbarkeit von End-of-Life-Material. (Quelle: Fraunhofer IWU / RES-T)
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