Neues Forschungsvorhaben "MultiWind"
von Alexander Kirschbaum
Windenergieanlagen werden immer größer und leistungsfähiger. Die Belastungen auf die verwendeten Bauteile und das Gesamtsystem wachsen. Trotzdem muss die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Anlagen gewährleistet sein. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF und das Fachgebiet Systemzuverlässigkeit und Maschinenakustik SzM der Technischen Universität Darmstadt starten am 1. Juli das gemeinsame AiF-Forschungsvorhaben „MultiWind“, das sich mit der Betriebsfestigkeit von Gusseisen mit Kugelgraphit unter mehrachsigen Ermüdungsbeanspruchungen befasst. Ziel von „MultiWind“ ist es, eine zuverlässige Auslegungsmethode für derartig beanspruchte Großbauteile aus EN-GJS-400 zu entwickeln.
Die Entwicklung in der Windenergietechnik führt aufgrund des wachsenden Bedarfs an regenerativen Energien zu immer leistungsstärkeren Anlagen und somit zunehmenden Anlagengrößen. Die Reduzierung des Leistungsgewichtes (t/MW) sowie der Gondelabmessungen ist hierbei sowohl für die Windkraftanlagenhersteller, insbesondere im Offshore-Bereich, als auch für die Gießereien von höchster Bedeutung.
Mehrere Komponenten einer Windkraftanlage werden aus duktilem Eisenguss EN-GJS-400 hergestellt. Ein bisher wenig untersuchter Aspekt ist die Bewertung des mehrachsigen Spannungszustands in hochbeanspruchten Bereichen von dickwandigen Komponenten für solche Fälle, in denen die Beanspruchungen nichtproportional sind: Nichtproportionale Beanspruchungen werden dadurch charakterisiert, dass die lokalen Spannungskomponenten unkorreliert sind.
Branchenübergreifende Zusammenarbeit
Das Forschungsvorhaben „MultiWind“ soll diese Lücke schließen und ein zuverlässiges Auslegungsverfahren für Großbauteile aus EN-GJS-400 unter mehrachsigen nichtproportionalen Beanspruchungen erarbeiten. „MultiWind“ wird durch die AiF-Forschungsvereinigungen Gießereitechnik FVG des Bundesverbands der Deutschen Gießerei-Industrie BDG, Düsseldorf, sowie der Forschungsvereinigung Antriebstechnik FVA des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbauer VDMA, Frankfurt, unterstützt. Am projektbegleitenden Ausschuss nehmen acht Windkraftanlagenhersteller, vier Gießereien, ein Windkraftanlagenentwickler und zwei Ingenieurdienstleister teil. Die Zertifizierer Germanischer Lloyd, TÜV Nord und TÜV Süd sind ebenfalls im projektbegleitenden Ausschuss vertreten und können die Projektergebnisse zeitnah nach dem Projektabschluss in die jeweiligen Richtlinien übernehmen.
Im Rahmen des Projekts sind experimentelle Untersuchungen an Proben aus dickwandigem Gusseisen geplant, die zur Ableitung der relevanten Schwingfestigkeitskennwerte dienen. Die ermittelten Kennwerte werden zur Erarbeitung einer zuverlässigen numerischen Auslegungsmethode für nichtproportionale Beanspruchungen verwendet.
Quelle: Fraunhofer Institut LBF Vorschau-Foto: Timo Klostermeier/pixelio.de
