Forscher automatisieren Rotorblattfertigung

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Universität Bremen BIK, Institut für integrierte Produktentwicklung

Aufpassen bei Biaxialen Gelegen

Während des Handhabungsprozesses muss zunächst der flächige Zuschnitt vom Effektor aufgenommen und in diesem gespeichert werden können. Für längere Zuschnitte geschieht dies in den meisten Fällen als Aufwicklung. Die Aufwickeleinheit eines Effektors muss den Beginn eines bahnförmigen Zuschnitts fixieren und diesen anschließend unter steter Kontrolle der Lage des Textils innerhalb des Effektors, bei möglichst geringer Zugbelastung, aufwickeln können. Speziell bei biaxialen Gelegen würde sonst eine unerwünschte Winkeländerung der Faserbündelrichtungen zueinander hervorgerufen werden, was die gewünschten Materialeigenschaften beeinträchtigt. Dennoch muss die Gelegebahn bei den nachfolgenden Bewegungen des Effektors gegen ein Verrutschen gesichert sein. Eine zu lose Aufwicklung ist somit für größere Neigungswinkel des Effektors während der Positionierung und der darauffolgenden Ablage hinderlich.

Kompromisse bei der Gelegeentwicklung

Aufgrund der teilweise beengten Platzverhältnisse innerhalb der Rotorblattform kann der Effektor nur in eine oberflächennahe Position verfahren werden, was eine entsprechende Neigung nötig macht und in einigen Bereichen ebenfalls eine gewisse Distanz zwischen gespeichertem Material und Formoberfläche zur Folge hat. Um diese Distanz zu überbrücken, bedarf es geeigneter Handhabungseinheiten im Effektor, die das Material aus der Speicherposition abholen und in eine endformnahe Position überführen. Während dieses Prozessschrittes ist eine Umformung des Textils von einer zuvor zweidimensionalen Fläche in die dreidimensional gekrümmte Rotorblattform notwendig.

Parallelfertigung verkürzt Herstellung

Aufgrund der Eigensteifigkeit der Gelege können sich unerwünschte Falten bilden. Deshalb ist eine Drapierung während der Ablage oder als nachfolgender Prozessschritt in den meisten Fällen notwendig. Das kann beispielsweise durch Glattstreichen oder –rollen geschehen. Die Drapierbarkeit des Textils spielt dabei eine übergeordnete Rolle. Idealerweise fällt das Gelege schon während der automatisierten Ablage möglichst fehlerfrei in die angestrebte Endkontur. Allerdings weisen sehr biegeweiche, hochdrapierfähige Materialien auch besondere Herausforderungen in Bezug auf eine schonende Handhabung auf. Für einen automatisierten Prozess muss ein geeigneter Kompromiss zwischen beiden Eigenschaften bei der Gelegeentwicklung gefunden werden. Hinzu kommt als weitere Herausforderung noch die bereits erwähnte Notwendigkeit, den Zuschnitt in der Rotorblattform mittels geeigneter Bindersysteme zu fixieren, um ein Verrutschen des Textils nach der Ablage zu verhindern.

In der Rotorblattproduktion werden heutzutage verschiedene Binder als Fixierhilfen eingesetzt. Diese können beispielsweise als Sprüh- oder Schmelzkleber ausgeführt sein oder nach einem mechanischen Prinzip, wie beispielsweise Klemmen, funktionieren. Während die mechanischen Varianten immer die Gefahr einer Schädigung des Textils mit sich bringen, müssen bei den chemischen Bindern die Wechselwirkungen mit der später ins Bauteil eingebrachten Harzmatrix berücksichtigt werden. Verminderte Festigkeitseigenschaften der Matrix, die durch den Einfluss von ungeeigneten Bindern hervorgerufen werden, sind unbedingt zu vermeiden. Sprühklebersysteme bieten den Vorteil, dass bereits einige Lösungen für einen automatisierten Binderauftrag mithilfe von Robotern bekannt sind (Bild 6) [3].

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