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Standhafter Hochfeste Stähle werden fit für Offshore-Türme

Quelle: Pressemitteilung der BAM 2 min Lesedauer

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Bei immer leistungsfähigeren Windraftanlagen sind vor allem die Schweißnähte heikel. Doch spezielle Legierungen können das Problem entschärfen, sagt die BAM.

Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) forscht derzeit an Speziallegierungen, die als Schweißzusatz die Schweißnähte an Offshore-Türmen für Windkraftanlagen stabiler werden lassen. So könne der Leichtbau derselben klappen.(Bild: BAM)
Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) forscht derzeit an Speziallegierungen, die als Schweißzusatz die Schweißnähte an Offshore-Türmen für Windkraftanlagen stabiler werden lassen. So könne der Leichtbau derselben klappen.
(Bild: BAM)

Damit Windräder leistungsfähiger werden, müssen sie mit längeren Rotorblättern ausgerüstet werden, erklärt die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM). Gleichzeitig werden ihre Türme auch höher, weil in oberen Luftschichten der Wind stärker und konstanter weht. Um die gigantischen Anlagen wirtschaftlich und technisch zu bauen, sei in naher Zukunft der Umstieg auf eine Errichtung in Leichtbauweise mit modernen hochfesten Stählen unvermeidlich. Doch je nach Konstruktionstyp bestehen heutige Offshore-Anlagen aus bis zu 2.000 Tonnen Stahl. Ein großer Teil davon wird für die Tragstrukturen verwendet, die unterhalb der Wasserlinie liegen.

Das Ganze muss auch noch einer Wechselbeanspruchung widerstehen können. Bei einer konsequenten Errichtung in Leichtbauweise, das heißt mit hochfesten Stählen, ließen sich davon bis zu 20 Prozent, also rund 400 Tonnen Material, einsparen. Doch bisher galten die Schweißnähte als Schwachstelle, was unter anderem auch dazu führte, dass die entsprechenden Regelwerke eine Ausschöpfung des Potenzials dieser Stähle beim Bau von Windenergieanlagen aus Sicherheitsgründen aktuell nicht zulassen, so die BAM. Um die Größe und damit die Leistungsfähigkeit der Anlagen aber weiter zu steigern, sind hochfeste Stähle unverzichtbar, zumal Konstruktionen aus herkömmlichen Stählen aufgrund ihres Eigengewichts schlicht zu schwer wären.

Speziallegierungen machen Schweißnähte sicherer

Zwar existierten bereits Methoden, Schweißnähte an besonders kritischen Stellen manuell nachzubearbeiten. Doch die Verfahren seien personal- und zeitintensiv und entsprechend teuer. Deshalb testet die BAM in einem Kooperationsprojekt neuartige Schweißzusätze, die die Schweißnähte an den besonders kritischen Stellen ertüchtigen sollen. Es handelt sich, wie man erfährt, dabei um spezielle Legierungen, die bei der Abkühlung eine Struktur ausbilden, die die Eigenspannung im Material reduziert. Das stabilisiert die Schweißnaht und erhöht ihre Schwingfestigkeit erhöht, so die Materialexperten. Das erklärte Ziel ist es, der Industrie eine sichere Verarbeitung dieser speziellen Schweißzusätze zu ermöglichen. Gleichzeitig sollen die Erkenntnisse in die entsprechenden Regelwerke einfließen, damit diese entsprechend angepasst werden können. Relevant sind die Projektergebnisse aber nicht nur für Windenergieanlagen, sondern allgemein für den Maschinen-, Automobil- und Stahlbau, um das große Leichtbaupotenzial hochfester Stähle voll ausschöpfen zu können. Nicht zuletzt könnten so auch die großen Spezialkrane, die benötigt werden, um noch gigantischere Windenergieanlagen errichten zu können, wesentlich stabiler werden.

Das Projekt, an dem auch das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM) und die Forschungsvereinigung des Deutschen Verbands für Schweißen und verwandte Verfahren (DVS) beteiligt sind, wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz im Rahmen eines Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) gefördert.

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