Bis zu 100 m lange Rotorblätter bei Epoxidharzen im Entwicklungsfokus

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Linde Material Handling GmbH

OSWALD Elektromotoren GmbH

SAB Bröckskes GmbH & Co KG

Huntsman Advanced Materials (Switzerland) GmbH

Ein vielversprechender Ansatz zur Kostenreduzierung bietet das Rationalisierungspotenzial bei der Blattherstellung. Dabei können Harzsysteme auf Epoxidbasis, die für die Infusion von trockenen Fasern unter Vakuumbedingungen geeignet sind, ihre beträchtlichen strukturellen Vorteile ausspielen, besonders bei der Herstellung großer, komplexer Faserverbundteilen. Ist das Harz-Faser-Verhältnis exakt definiert, führt das zu einer erhöhten Festigkeit sowie zu einem berechenbarem Ermüdungsverhalten des Bauteils.

Epoxidharze verbessern Eigenschaftsprofil der Rotorblätter

Bei den von der Germnischen Lloyd zugelassenen Epoxidharzen wurden die Verarbeitungs- und mechanischen Eigenschaften weiter erhöht. Ergebnisse sind ein flächenbezogen weiter verringertes Blattgewicht bei hohen Festigkeits- und Ermüdungseigenschaften. Die niedrigen Viskositätswerte der Epoxidharzsysteme ermöglichen eine Erhöhung der Infusionsgeschwindigkeit. Dadurch verkürzen sich Produktionszyklen weiter.

Auf Basis der Werkstoffergebnisse hat Huntsman ein Infusionsverfahren entwickelt, das die Prozesskontrolle von Faserverbundbauteilen auf Epoxidharzbasis verbessert. Dabei kommen die Systemkomponenten Araldite LY 1568 und Aradur 3489 zur Anwendung, das zu einem verbesserten Verarbeitungsprofil führt. Ausgangspunkte dafür sind eine niedrige Mischviskosität (200 bis 300 mPas bei 25°C), eine minimierte Wärmeentwicklung bei der Reaktion sowie eine lange Topfzeit (850 bis 950 min). Das Fertigungsverfahren eignet sich besonders für sehr lange oder dicke Bauteile.

Hochtemperatur-Harzsysteme für den Formenbau

Für Hochtemperaturanwendungen eignen sich Epoxidharzsysteme mit niedriger Mischviskosität. Das Temperaturfenster für die Infusion liegt zwischen Raumtemperatur und 40 °C. Die Werkstoffe können aus den Systemkomponenten Araldite LY 8615 und Aradur 8615 oder Araldite LY 8615 und XB 5173 hergestellt werden.

Weitere Vorteile der Harzsysteme sind die lange Topfzeit (härterabhängig zwischen 300 und 980 min), die niedrige Anhärtungstemperatur (40 °C) sowie die schnelle Entformbarkeit (bereits nach 24 h). Nach vollständiger Aushärtung haben die Werkstoffe eine Glasübergangstemperatur von über 210 °C. Die Werkstoffe können daher einer Temperatur (bis 180 °C) ausgesetzt werden, die erheblich über der beim Aushärten liegt.

Großformen zur Rotorblattfertigung

Weitere Systemkomponenten für ein Hochtemperatur-Epoxidharz sind Renlam LY 120 und Ren HY 99 von Huntsman. Sie wurden für die Fertigung großer Rotorblattformen entwickelt. Wesentliche Vorteile dieses Werkstoffsystems sind die einfache Handhabung und Mischung sowie die niedrige Viskosität. Darin liegen wesentliche Unterschiede zu herkömmlichen Systemen für den Formenbau zur Rotorblattherstellung.

So ermöglichen die Systemkomponenten eine lange Topfzeit. Die Wärmeentwicklung bei der Aushärtung ist reduziert. Das Harzsystem kann bei sehr niedriger Temperatur (40 °C) vorgehärtet werden. Ist es vollständig ausgerätet, beträgt Glasübergangstemperatur bis zu 150 °C. Formen aus diesen Systemkomponenten eignen sich deshalb für Infusionsverfahren sowie Prepregverfahren bei 120 °C Aushärtungstemperatur. In Übereinstimmung mit den neuesten Rechtsvorschriften wurde das Epoxidharz als nicht-toxisches System entwickelt.

* Nastassja Rothe ist bei Huntsman Advanced Materials in Basel (Schweiz) für das Produktmarketing im Bereich Windenergie in Europa verantwortlich.

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