Rotorblätter von Windenergieanlagen müssen möglichst leicht und trotzdem extrem robust sein. Sie werden daher in Sandwichbauweise aus Glasfaser, Kohlefaser und Holz hergestellt. Um die komplexe Produktion zu verbessern, ersetzen immer mehr große Hersteller von Windkraftanlagen die bisher verwendeten manuellen Schablonen zum Positionieren der Fasermatten. Die neue digitale Laserschablone COMPOSITE PRO von LAP sorgt für höhere Genauigkeit und eine erhebliche Zeitersparnis.
Rotorblätter bestimmen ganz wesentlich den Ertrag einer Windenergieanlage und sind daher eine Schlüsselkomponente.
Foto: Immense Arbeitserleichterung: Die Laserprojektion zeigt die Form im Maßstab eins zu eins an. Der nächste Zuschnitt wird präzise innerhalb des projizierten Umrisses abgelegt.

Beim Herstellungsverfahren, beispielsweise in Halbschalen-Sandwichbauweise, werden abwechselnd Fasermaterial und flüssiges Harz in eine Form eingebracht. Bis zu sieben Lagen Fasermaterial werden so in eine duroplastische Kunststoffmatrix eingebettet. Die Form wird abschließend mit Folie abgedichtet und evakuiert. Der Luftdruck presst die Lagen zusammen und fixiert sie. Erst in der Endfertigung werden diese Halbzeuge zu Rotorblättern zusammengefügt.

Laserschablone arbeitet genauer und schneller
Eine besondere Herausforderung bei der Herstellung der bis zu 60 Meter langen Halbschalen ist das exakte Schichten der einzelnen Lagen. Bislang wurden die einzelnen Matten aus den unterschiedlichen Materialien mit Schablonen positioniert oder aufwendig vermessen. Da das Arbeiten mit Schablonen jedoch fehleranfällig ist, verwenden Hersteller von Windenergieanlagen verstärkt das neue Lasersystem COMPOSITE PRO von LAP, eine digitale Laserschablone speziell für Verbundwerkstoffe.

Laut einem verantwortlichen Entwicklungsingenieur eines Windenergieanlagenherstellers, erwartet man durch die Zusammenarbeit mit LAP eine Zeitersparnis von über 20 Prozent in einigen Produktionsbereichen und eine weitere Optimierung durch eine produktionsbegeleitende Analyse der Prozesse.

„Die COMPOSITE PRO Systeme projizieren mit Laserstrahlen die exakte Position der einzelnen Matten und eine eindeutige Identifikationsnummer,“ beschreibt Axel Rieckmann, Vertriebsleiter Industrie bei LAP, das Verfahren. „Das Ausrichten der Teile mit den unhandlichen Schablonen und das umständliche manuelle Einmessen entfallen, was für eine höhere Genauigkeit und eine erhebliche Zeiteinsparung sorgt. Außerdem wird die korrekte Lage der Matten in der gekrümmten Form während der Herstellung mit Hilfe der Laserprojektion kontrolliert. So lassen sich Fehler in der Produktion und aufwendiges Nacharbeiten schon frühzeitig ausschließen.“

Laser zeigen jeden Arbeitsschritt an
Die LAP Projektoren leiten die Arbeiter Schritt für Schritt durch den gesamten Fertigungsprozess; die einzelnen Arbeitsschritte werden in der richtigen Reihenfolge angezeigt. Alle Elemente werden somit zur richtigen Zeit millimetergenau positioniert, geprüft und dokumentiert, denn Ausschuss darf es bei der Produktion der teuren Rotorblätter nicht geben.

LAP ist der einzige Hersteller von Laserprojektoren, der drei Farben gleichzeitig projizieren kann. Dadurch lassen sich bestimmte Bereiche hervorheben. Durch den Wechsel der Farbe von rot nach gelb oder grün kann das System signalisieren, welche Teile bearbeitet werden müssen, in Arbeit oder bereits fertig sind.

Dank LAP: weltweit abgestimmte Zusammenarbeit in der Produktion
Ein weiterer entscheidender Vorteil bei der Herstellung von Rotorblättern für Windenergieanlagen ist außerdem, dass die unterschiedlichen Werke der weltweit verteilten Standorte über das neue System kommunizieren können. Axel Rieckmann erklärt: „Die Rotorblätter der immer größer werdenden Windkraftanlagen zu transportieren, ist außerordentlich aufwändig. Daher brauchten die Hersteller bisher für jeden Standort eigene Schablonen für die einzelnen Rotortypen. Zusätzlich bedeutete das bei jeder geringfügigen Änderung neue Schablonen für alle Standorte. Das fällt mit dem neuen Projektionssystem einfach weg. Mit COMPOSITE PRO können nun wichtige Informationen und Anpassungen einfach per Internet versendet werden.“

 

Das technische Prinzip der Laserprojektion
Um eine Kontur darzustellen, lenken zwei drehbare, elektronisch gesteuerte Spiegel (Galvanometer) einen Laserstrahl ab und projizieren ihn auf die Oberfläche. Das geschieht mit so hoher Geschwindigkeit, dass das menschliche Auge die Kontur als eine durchgehende Linie wahrnimmt. Aus einem Abstand von vier Metern von der Arbeitsoberfläche erreichen die Laserprojektoren eine Genauigkeit von +/- 0,5 mm.

Einzigartig: digitale Regler für exakte Spiegelsteuerung und Projektion
Die LAP PRO-SOFT 3D Software steuert den gesamten Arbeitsablauf von der Eingabe der CAD-Daten über die Übertragung der Steuerdaten an die Projektoren bis zur Abfolge der einzelnen Arbeitsschritte. Außerdem führt sie den Anwender Schritt für Schritt durch den gesamten Prozess des Lagenaufbaus.

Als einziger Hersteller verwendet LAP digitale Regler für die Ansteuerung der Spiegel. Auf diese Weise gibt es keine interne systembedingte Drift, die Projektoren zeichnen sich durch hohe Wiederholgenauigkeit und Stabilität der Projektion aus.

Das System prüft in frei wählbaren Zeitintervallen automatisch die Position mehrerer Referenzpunkte auf der Arbeitsoberfläche und gewährleistet so die exakte Kalibrierung des Systems (Target Check). Darüber hinaus verhindern automatische Funktionen Bedienfehler und sorgen zu jeder Zeit für höchste Präzision und Reproduzierbarkeit.

Die Laserprojektoren werden meist unter der Hallendecke oder an einer Tragkonstruktion befestigt. Die Laserköpfe sind vollständig gekapselt. So kann kein Staub eindringen, die Laser verschmutzen nicht. Die aktive thermoelektrische Temperierung gleicht Schwankungen der Umgebungstemperatur aus und stellt so die lange Lebensdauer der Lasermodule sicher. Die kompakte und leichte Bauweise ermöglicht es, die Systeme einfach in bestehende Produktionsanlagen zu integrieren.

www.lap-laser.com

ofischer communication